JP2001508286A - E. Immunogenic detoxification mutant coli LT-A toxin - Google Patents
E. Immunogenic detoxification mutant coli LT-A toxinInfo
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Abstract
(57)【要約】 E.coli熱不安定毒素(LT-A)のサブユニットAまたはそのフラグメントのアミノ酸配列を含む免疫原性解毒タンパク質が提供され、ここで少なくともAサブユニットのアミノ酸Ala-72が、好ましくはArgとの置換により変異される。トキソイドは、E.coliの腸内毒素原性性株に対するワクチンとして有用であり、そして部位特異的変異誘発により組換えDNA手段により生成される。これはまた効果的なアジュバントである。 (57) [Summary] Provided is an immunogenic detoxification protein comprising the amino acid sequence of subunit A of E. coli heat labile toxin (LT-A) or a fragment thereof, wherein at least amino acids Ala-72 of the A subunit are preferably Arg and Mutation. Toxoids are useful as vaccines against enterotoxigenic strains of E. coli and are produced by recombinant DNA means by site-directed mutagenesis. This is also an effective adjuvant.
Description
【発明の詳細な説明】 免疫原性の解毒変異体E.coli LT-A毒素発明の分野 本発明は、免疫原性の解毒された、Escherichia coli(E.coli)の腸毒素産生株 によって産生される熱不安定毒素タンパク質(LT)に関する。そのタンパク質で は、少なくともAサブユニットのアミノ酸Ala-72が変異している。そして本発明 は、腸毒素産生性E.coli感染の予防もしくは処置において有用であるワクチンに おける使用、ならびに他の免疫原性タンパク質のためのアジュバントとしての使 用に関する。本発明のトキソイドは、野生型毒素をコードするDNAの部位特異的 変異誘発による組換えDNA技術を用いて適切に産生され得る。本発明の背景 熱不安定(heat-labile)腸毒素(LT)(E.coliの腸毒素産生株により産生さ れる)およびコレラ毒素(CT)(V.cholerae株によって産生される)は、それぞれ 、旅行者の下痢およびコレラの原因物質である(Spangler(1992)、Microbiol Rev 56:622)。LTおよびCTは、1次構造においては80%の相同性、および同一の3次 構造を示す。これらは2つの機能的に異なるドメインから構成されている:酵素 的に活性なAサブユニット、およびB5量体であり、B5量体はレセプター結合部 位を含む。Aサブユニットは、標的のプロテインG、すなわちGTP結合タンパク質 (cAMPの細胞内レベルを制御する)をADP-リボシル化する(RappuoliおよびPizz a(1991),Sourcebook of bacterial protein toxins,Academic Press NY)。 cAMPレベルの増強はまた、水および塩素イオンの腸への分泌を誘導して、イオン 輸送を変更させ得る。 CTおよびLTは、両方とも強力な免疫原であり、そして粘膜レベルにおいて抗原 と共に同時投与(co-administerd)される場合、強い粘膜アジュバントである(例 えば、Jacksonら(1993)、Infect.Immun.61;4272;WO95/17211))。野生型CTお よびLTの免疫原性、およびアジュバント活性は、動物において広範囲に研究され ている(例えば、Rollwagenら(1993)、Vaccine 11:1316)。しかし、それらの毒 性により、ヒトに対して野生型CTおよびLTを使用することは、予め除外されてい る。活性ホロ毒素(holotoxins)の使用によって生じる問題を克服するための試 みとして、2つの異なるアプローチが引き続き行われてきた。1つは、B5量体 (すなわち、ホロ毒素の非毒性ドメイン)の使用に基づくもの(例えば、Holmgr enら(1992)Vaccine 10:911)であり、もう一方は、LTおよびCTを遺伝的に解毒し た誘導体の産生に基づくものである(例えば、Fontanaら(1995)、Infect.Immun .63:2356)。AサブユニットおよびBサブユニットの両方における部位特異的変 異誘発によって、これらの分子により誘導される免疫学的応答およびアジュバン ト応答の基礎を調査するための手段が提供されている。 これらの実験の例は、以下に見出され得る: −Harfordら(Eur J Blochem(1989)183:311)は、Ser-61-PheおよびGly-79- Lys置換を保有するLT-Aを生成した。 −TSUjiら(J.Biol Chem(1990)265:22520)は、Glu-112-Lys置換を保有 するLT-Aを生成した。 −Burnetteら(Infect.Immun.(1991)59:4266)は、Arg-7-Lys置換を保有 するCT-Aを生成した。この研究は、WO92/19265でもまた見られ得る。 −WO93/13202では、Val-53,Ser-63,Val-97,Tyr-104,およびPro-106に変 異を保有する非毒性CTおよびLTが記載されている。 LTのBサブユニットのレセプター結合部位における変異体、すなわちG33D変異 体は、天然Bサブユニットの免疫学的特性を欠失していることが報告されており (Nasharら(1996)、PNAS 93:226)、これは、レセプターに対する結合が免疫原 性のために重要であることを示唆している。変異体Aサブユニットを保有するLT の非毒性誘導体は、野生型LTの免疫学的特性を保存していることもまた、示され ており(例えばMagagnoliら(1996)64:5434)、これはADPリボシル化活性が免疫 原性に対して不可欠ではないことを示唆している。 アジュバント活性(adjuvanticlty)に関しては、多くのデータがもたらされ ているが、多くの疑問もまた答えのないままである。いくつかの研究では、LT-B およびCT-Bがアジュバント活性を有していることが示唆されているが、引き出さ れた結論は、活性毒素の混入により損なわれている(Wilsonら(1993)Vaccine 11 :113)。組換えLT-BおよびCT-Bを用いた研究では、これらが不十分な粘膜アジュ バントとしてふるまうことが示唆されている(例えば、Douceら(1997)、Infect .Immun.65:2821)。 LTのアジュバント活性におけるADP-リボシル化活性の役割を定義するための試 みにより、矛盾している結果が生じた。Lyckeら(Eur J Immunol(1992)22:2277 )は、非毒性LT誘導体(LT-E112K)について記載している。マウスに経口経路でKL Hとともに投与した場合、野生型LTのアジュバント特性を欠失していた。それゆ えアジュバント活性はADP-リボシル化活性と結び付いていることが示唆されてい る。しかし、LT-K7およびLT-K63のようなLT誘導体(例えば、Douceら(1997)、 前出;Douceら(1996)PNAS 92;1644;DiTommasoら(1996)、Infect.Immun.64:974 )(インビトロおよびインビボの両方で毒性が欠失している)は、鼻腔内免疫さ れたマウスにおいて同時投与された抗原に対する抗体応答を誘発し得ることが示 されている。LT-K63は、合成ペプチドとともに鼻腔内免疫した後、包虫幼虫(me asle)特異的CTL応答を誘導することが示され(Partidosら(1996)、Immunol 89 :483)、かつLT-K63は、H.pylori抗原とともの胃内免疫した後にH.pyloriに対す る防御を強く増幅する。しかし、これらの非毒性LT変異体によって誘導される抗 体力価は、野生型毒素によって得られる抗体力価より低く、そして2回の粘膜免 疫化後にのみ検出された(Douceら(1997)、前出)。 本発明の目的は、ヒトにおける使用について適切であり得るように、LTのアジ ュバント特性および免疫原性特性を可能な限り保持すること、解毒されているLT の形態を提供することである。発明の要旨 本発明の第1の局面によれば、E.coli熱不安定毒素のサブユニットA(LT-A)の アミノ酸配列、もしくはそのフラグメントを含む免疫原性の解毒タンパク質がで あって、ここで提供されるタンパク質の中では、上記配列またはフラグメントに おいて少なくともアミノ酸Ala-72が変異している。 本明細書中で使用される用語「解毒された」とは、トキソイドが、野生型毒素 と比較して、減少した毒性を示すことを意味する。毒性は、マウス細胞、CHO細 胞において、Y1細胞で誘導される形態学的変化の評価によって、または好ましく はウサギ回腸ループアッセイによって測定し得る。例えば、Y1細胞において測定 される場合、「解毒された」とは、トキソイドが野生型毒素と比較して10,000倍 を越える毒性の減少を示すことを意味する。 重大な副作用を引き起こさず効果的な免疫原性組成物において用いられるタン パク質については、任意の残存毒性は十分低くあるべきである。本発明の範囲内 の特定の変異体は、無毒性活性を保有し得る。 本明細書中で使用される用語「残存毒性」とは、解毒した免疫原性タンパク質 が測定可能な毒性を保持し得ることを意味する。より詳しくは、投与後に被験体 に耐えられる十分低い毒性を維持する一方で、免疫原性および/もしくはアジュ バント活性を最大化する利益/副作用トレードオフ(trade-off)において、毒性 レベルは最適化され得る。 それゆえ、これらのタンパク質は、野生型タンパク質よりもかなり低い毒性を 有するという意味において解毒されているが、毒性の原因である超微量の酵素活 性は保持し得る。変異は、毒性の減少を引き起こし、これによりトキソイドはヒ トへの使用に適切になる。 最も好ましくは、トキソイドの毒性は、天然に存在している対照物と比較して 、Y1細胞で誘導される形態学的変化を評価することによって測定される場合10,0 00倍を超えて、または本明細書中に記載されるように実施されるウサギ回腸ルー プアッセイによって測定される場合10倍を超えて減少する。 本明細書中で使用される用語「トキソイド」とは、解毒された変異毒素タンパ ク質を意味する。 本明細書において、LTに対する言及は種々の天然に存在する株変異体、ならび に、サブユニットの特性またはアセンブルしたホロトキシンを有意に変化させな い変異を含む他の変異を含む。これらの変異は、例えば、ホロトキシンのアセン ブリー構築に影響しない保存的アミノ酸変化であり得る。 LT-Aに対する言及は、LT-Aのフラグメントもまた包むが、ただしLT-Aのフラグ メントにAla-72を含む。 最も重要なことには、このトキソイドは、このトキソイドが由来した毒素と免 疫学的に交叉反応性のままでいなければならない。 免疫原性タンパク質は、LTサブユニットAトキソイドであり得るが、好ましく はLT-Aトキソイドおよび5つのLT-Bサブユニットを含むアセンブルされたホロト キソイド(holotoxoid)であり、それら自身は、野生型であり得るか、または変 異され得る。 LT-Aの誘導体(例えばフラグメント)もしくは異なるE.coli株のLT-Aタンパク 質において、変異されるべきアミノ酸残基は、Domenighiniら(Molec.Microbio l.(1995)15:1165〜1167)でLT-Aについて定義されるように、Ala-72に対応す るアミノ酸残基であると認識されている。Ala-72は、LT-Aのαヘリックスの第2 番目のターンに位置し、かつNAD結合部位に面している。 Ala-72の変異は、置換、挿入、もしくは欠失であり得る。好ましくは、異なる アミノ酸での置換である。最も好ましい変異は、Ala-72のアルギニンでの置換で あり、その標準的命名法はA72Rである。 A72R変異体は残存毒性を保持する一方、本発明の範囲内の他の変異体は、毒性 を有し得ない(例えば、他の部位で1つ以上の変異を有する変異体もしくは化学 的手段によりさらに解毒されるトキソイド)。 野生型アミノ酸に対して置換される特定のもしくは各アミノ酸(Ala-72もしく は他の場所かのどちらか)は、天然に存在するアミノ酸であり得るか、または改 変されたアミノ酸もしくは合成アミノ酸であり得る。ただし、その変異体は、必 要とされる免疫原性特性および解毒特性を保持する。 置換されたアミノ酸の立体的な影響を可能な限り保持する一方、タンパク質の 両性(amphotericity)および/もしくは親水性を変更する置換が、一般に好まし い。 本発明のトキソイドは、従来のペプチド合成技術を用いて化学的に合成され得 るが、好ましくは、組換えDNA手段により産生される。 好ましくは、トキソイドは実質的に純粋な形態で得られる。 本発明の第2の局面によれば、本発明の第1の局面の免疫原性の解毒タンパク 質および薬学的に許容可能なキャリアを含む免疫原性組成物が提供される。この 免疫原性組成物は、E.coliの腸毒素産生株自体に対するワクチンであり得、それ ゆえ、必要に応じてアジュバントをさらに含み得る。 酵素的活性が欠失した変異体の代表的な特性に加えて、変異体タンパク質もま た、アジュバント活性を示す。 さらに、免疫原性組成物は、別の疾患に対して免疫学的応答を惹起し得る第2 の抗原をさらに含み得る。このような代替の組成物において、本発明の免疫原性 の解毒タンパク質は、粘膜アジュバントとして作用し得る。 本発明の第3の局面によれば、第1の局面のトキソイドをアジュバントとして 用いることが提供される。 本発明の第4の局面によれば、本発明の第1の局面による免疫原性の解毒され たタンパク質の免疫学的有効量を投与する工程を含むE.coliの腸毒素産生株に対 して哺乳動物をワクチン接種する方法が提供される。必要に応じて、本発明の免 疫原性の解毒タンパク質は、本発明の免疫原性の解毒タンパク質と別々に、連続 して、もしくは同時に投与された第2の免疫原性タンパク質のためのアジュバン トとして作用し得る。 本発明の第5の局面によれば、本発明の第1の局面による免疫原性の解毒タン パク質をコードするDNA配列が提供される。 好ましくは、このDNA配列は、多シストロン性ユニットにおいて解毒されたサ ブユニットAおよびサブユニットBの両方をコードする。あるいは、このDNAは解 毒されたサブユニットAのみをコードし得る。 本発明の第6の局面によれば、本発明の第5の局面によるDNA配列を含むベク ターが提供される。 本発明の第7の局面によれば、本発明の第6の局面によるベクターを用いて形 質転換された宿主細胞が提供される。 この宿主細胞は、所望の免疫原性の解毒タンパク質を産生するために適切にト ランスフェクトされた、第5の局面によるDNA配列を発現し得る任意の宿主であ り得るが、好ましくは細菌であり、最も好ましくは、E.coliである。 本発明の第7の局面についてのさらなる実施態様では、宿主細胞は、それ自体 、保護性の種(例えば、野生型LTを欠失して、そして本発明の第1の局面の免疫 原 性の解毒タンパク質を発現している表現型に変異したE.coli株)を提供し得る。 本発明の第8の局面によれば、本発明の第7の局面による宿主細胞を培養する 工程を含む本発明の第1の局面による免疫原性の解毒タンパク質を産生するため のプロセスが提供される。 本発明の第9の局面によれば、野生型LT-AをコードするDNAまたはそのフラグ メントを部位特異的変異誘発に供する工程を含む、本発明の第5の局面によるDN Aを産生するためのプロセスが提供される。 本発明の第10の局面によれば、本発明の第1の局面による免疫原性の解毒タン パク質を、薬学的に受容可能なキャリアと、および必要に応じてアジュバントと 会合させる工程を含む、第2の局面による免疫原性組成物の処方物のためのプロ セスが提供される。 本発明の第11の局面によれば、上記被験体に対して、第2の局面による免疫原 性組成物の免疫学的に有効な用量を投与する工程を含む、被験体における疾患の 予防または処置のための方法が提供される。産業上の利用可能性 本発明の免疫原性の解毒タンパク質は、E.coliの腸毒素産生株による感染の予 防および処置に有用なワクチン組成物の活性成分を構成し得る。免疫原性の解毒 タンパク質はまた、粘膜アジュバントとしてワクチン組成物に用いられ得る。従 って、この組成物は、薬学的産業での使用のために利用可能である。図面の説明 図1〜5は、野生型LT、変異体LT-A72R(「LTR72」としてもまた示される)、 および変異体LTK63の生化学的特性および生物学的特性を示す:図1は、Superde xカラムにおけるクロマトグラフィーのプロフィールであり、ピークIはホロ毒素 に対応し、そしてピークIIは緩衝液中のEDTAに対応している;図2は、トリプシ ン消化実験のウェスタンブロットである;図3は、ポリアルギニンのインビトロ でのADPリボシル化の結果を示す;そして図4および5は、それぞれ、インビト ロおよびインビボでの毒性実験の結果を示す。 図6は、3回の鼻腔内免疫(矢印で示される)後の血清抗OVA抗体応答を示す 。 図7は、この3回の免疫後のIgGサブクラスを示す。図8は、この3回の免疫後 の血清サンプル(8A)および鼻腔内洗浄物(8B)におけるIgAレベルを示す(平均力 価および標準偏差が示される)。 図9は、血清抗LT Ig(9A)およびIgA(9B)応答を示す。 図10は、OVAが駆動する増殖応答を示す。バックグラウンドの値(培養物にOVA を添加していない)は、1000cpmと3000cpmとの間で変動した。 図11は、野生型LT、ならびに変異体A72R、および変異体K63での鼻腔内免疫の 全身性抗原投与に対する効力を示す。11Bの柱は平均力価であり、点は個々の力 価である。黒点は、LTBで免疫し、かつ抗原投与に対して防御されていないマウ スからの力価を示す。発明の実施態様の詳細な説明 本発明の実施は、他に示されない限り、分子生物学、微生物学、組換えDNA、 および免疫学の従来技術(これらは当該技術内である)を使用する。このような 技術は、文献において十分に説明される。例えば、Sambrookら、MOLECULAR CLON ING;A LABORATORY MANUAL,第2版(1989);DNA CLONING,第IおよびII巻(D.N G lover編1985);OLIGONUCLEOTIDE SYNTHESIS(M.J.Gait編,1984);NUCLEIC ACID H YBRIDIZATION(B.D.HamesおよびS.J.Higgins編1984);TRANSCRIPTION AND TRANSL ATION(B.D.HamesおよびS.J.Higgins編1984);ANIMAL CELL CULTURE(R.I.Freshne y編1986);IMMOBILIZED CELLS AND ENZYMES(IRL Press,1986);B.Perbal,A PRAC TICAL GUIDE TO MOLECULAR CLONING(1984);シリーズ、METHODS IN ENZYMOLOGY( Academic Press,Inc.);GENE TRANSFER VECTORS FOR MAMMALIAN CELLS(J.H.Mill erおよびM4.P.Calos編1987,Cold Spring Harbor Laboratory)、Methods in Enzy mology第154巻および第155巻(それぞれ、WuおよびGrossmanならびにWu編)、Maye rおよびWalker編(1987),IMMUNOCHEMICAL METHODS IN CELL AND MOLECULAR BIOLO GY(Academic Press,London)、Scopes,(1987),PROTEIN PURIFICATION:PRINCIPLE S AND PRACTICE,第2版(Springer-Verlag,N.Y.)、およびHANDBOOK OF EXPERIMEN TAL IMMUNOLOGY,第I-IV巻(D.M.WeirおよびC.C.Blackwell編1986)を参照のこと 。 ヌクレオチドおよびアミノ酸の標準的な略語が本明細書において使用される。 本明細書中に引用される全ての刊行物、特許および特許出願は、参考として援用 される。 特に、以下のアミノ酸略語が使用される: アラニン A Ala アルギニン R Arg アスパラギン N Asn アスパラギン酸 D Asp システイン C Cys グリシン G Gly グルタミン酸 E Glu グルタミン Q Gln ヒスチジン H His イソロイシン I Ile ロイシン L Leu リジン K Lys メチオニン M Met フェニルアラニン F Phe プロリン P Pro セリン S Ser スレオニン T Thr トリプトファン W Trp チロシン Y Tyr バリン V Val 上述のように、本発明において使用され得る免疫原性無毒化タンパク質の例は 、詳細に述べられた変異部位以外に、タンパク質の天然アミノ酸配列に由来する 少数のアミノ酸変化を有するポリペプチドを含む。 天然供給源からタンパク質を単離および精製することよりむしろ、組換えDNA 技術により免疫原性無毒化タンパク質を生成する重大な利点は、等量のタンパク 質が、天然供給源からタンパク質を単離するために必要とされる出発物質より少 ない出発物質を使用することにより生成され得ることである。タンパク質を組換 え技術により生成することはまた、タンパク質が、細胞に正常に存在するいくつ かのタンパク質の非存在下で単離されることを可能にする。実際に、ヒトタンパ ク質汚染物質のいずれの痕跡も完全に含まないタンパク質組成物は、容易に生成 され得る。なぜなら、組換え非ヒト宿主により生成されるヒトタンパク質のみが 、係争中の組換えタンパク質であるからである。天然供給源に由来する潜在的な ウイルス因子およびヒトに病原性のウイルス成分もまた避けられる。また、遺伝 子的に無毒化された毒素は、より伝統的な化学的に無毒化された毒素ほど、毒性 形態に戻らないようである。 薬学的に受容可能なキャリアは、それ自体が組成物を受ける個体に有害な抗体 の生成を誘導しない、任意のキャリアを含む。適切なキャリアは、代表的に、大 きな、ゆっくりと代謝される巨大分子(例えば、タンパク質、多糖、ポリ乳酸、 ポリグリコール酸、ポリマーアミノ酸、アミノ酸コポリマー、脂質凝集体(例え ば、油滴またはリポソーム)および不活性ウイルス粒子)である。このようなキ ャリアは、当業者に周知である。さらに、これらのキャリアは、免役刺激剤(ア ジュバント)として機能し得る。 免疫原組成物の有効性を増強するための好ましいさらなるアジュバントは、以 下を含むが、それらに限定されない:アルミニウム塩(ミョウバン)(例えば、 水酸化アルミニウム、リン酸アルミニウム、硫酸アルミニウムなど)、他の特定 の免疫刺激剤(例えば、ムラミルペプチドまたは細菌細胞壁成分)を含むかまた は含まない、油エマルジョン処方物(例えば、(1)MF59(公開された国際特許 が、必要に応じて、種々の量のMTP-PE(以下を参照のこと)を含む)を含む)、マ イクロフルイダイザー(microfluidizer)(例えば、Model 110Yマイクロフルイダ イザー(Microfluidics,Newton,MA 02164))を用いてミクロン以下の粒子に処方 される、(2)SAF(10%スクアレン、0.4%Tween80、5%プルロニックブロッ クされたポリマーL121およびthr-MDP(以下を参照のこと)を含む)、サブミク ロン以下のエマルジョンにマイクロフルイダイズ(microfluidize)されるか、 またはより大きな粒子サイズのエマルジョンを作製するためにボルテックスされ るかのいずれか、ならびに(3)RIBITMアジュバントシステム(RAS)(Ribli Im mu ル脂質A(MPL)、トレハロースジミコレート(TDM)および細胞壁骨格(CWS)から なる群に由来する1つ以上の細菌細胞壁成分(好ましくは、MPL+CWS(DetoxTM) 、ムラミルペプチド(例えば、N-アセチル-ムラミル-L-スレオニル-D-イソグル タミン(thr-MDP)、N-アセチル-ノルムラミル-L-アラニル-D-イソ-グルタミン(no r-MDP)、N-アセチルムラミル-L-アラニル-D-イソグルタミニル-L-アラニン-2-(1 '-2'-ジパルミトイル-sn-グリセロ-3-ヒドロキシホスホリルオキシ)-エチルアミ ン(MTP-PE)など)、ならびにサイトカイン(例えば、インターロイキン(IL-1、I L- 2など)、マクロファージコロニー刺激因子(M-CSF)、腫瘍壊死因子(TMF)など)を 含む)。さらに、サポニンアジュバント(例えば、StimulonTM(Cambridge Biosc ience,Worcester,MA))またはそれから作製される粒子(例えば、ISCOMS(免役 刺激複合体))が使用され得る。さらに、完全フロイントアジュバント(CFA) および不完全フロイントアジュバント(IFA)が使用され得る。ミョウバンおよ びMF59が好ましい。 本発明の免疫原性無毒化タンパク質は、ヒトまたは動物の身体の処置またはワ クチン接種のための免疫学的に活性な組成物における第2の抗原のアジュバント として使用され得る。 免疫原組成物(例えば、抗原、薬学的に受容可能なキャリアおよびアジュバン ト)は、代表的に、希釈剤(例えば、水、生理食塩水、グリセロール、エタノー ルなど)を含む。さらに、補助物質(例えば、湿潤剤または乳化剤、pH緩衝化物 質など)は、このようなビヒクルに存在し得る。 代表的に、免疫原組成物は、液体溶液または懸濁物のいずれかとして、注射可 能なように調製される;注射前の液体ビヒクル中の溶液または懸濁物に適した固 体形態もまた調製され得る。調製物はまた乳化され得るか、または薬学的に受容 可能なキャリア下での上記のような増強されたアジュバント効果のためにリポソ ームにカプセル化され得る。 ワクチンとして使用される免疫原組成物は、免疫学的に有効な量の抗原性ポリ ペプチド、ならびに必要な場合、任意の他の上述の成分を含む。「免疫学的に有 効な量」は、単一用量または連続の一部のいずれかにおいて、個体へのその量の 投与が処置または予防に有効であることを意味する。この量は、処置される個体 の健康および肉体的状態、処置される個体の分類学的グループ(例えば、非ヒト 霊長類、霊長類など)、個体の免疫系が抗体を合成する能力、所望の保護程度、 ワクチンの処方、医療状況の処置医師の補助、ならびに他の関連因子に依存して 変化する。この量は、日常的な試験により決定され得る比較的広い範囲になるこ とが期待される。 免疫原組成物は、非経口的に(例えば、皮下的または筋肉内的のいずれかで注 射により)従来的に投与される。投与の他の形式に適したさらなる処方物は、経 口および肺処方物、座薬および経皮的適用を含む。投薬処置は、単一用量スケジ ュールまたは複数用量スケジュールであり得る。ワクチンは、他の免疫調節剤と 共に投与され得る。 本明細書中で使用する用語「組換えポリヌクレオチド」は、ゲノム、cDNA、半 合成、または合成起源のポリヌクレオチドを意図し、これらは、その起源または 操作によって、(1)天然で結合するポリヌクレオチドの全てまたは一部と結合 しないか、(2)天然で連結するポリヌクレオチド以外のポリヌクレオチドに連 結するか、または(3)天然で生じない。 本明細書中で使用する用語「ポリヌクレオチド」は、リボヌクレオチドまたは デオキシヌクレオチドのいずれかの、任意の長さのヌクレオチドのポリマー形態 をいう。この用語は、分子の一次構造のみをいう。従って、この用語は、2本鎖 および1本鎖のDNAおよびRNAを含む。既知の型の修飾(例えば、当該分野で公知 の標識、メチル化、「キャップ」、1つ以上の天然に生じるヌクレオチドとアナ ログとの置換、ヌクレオチド間修飾(例えば、非荷電連結(例えば、メチルホス ホネート、ホスホトリエステル、ホスホアミデート、カルバメートなど)および 荷電連結(例えば、ホスホロチオエート、ホスホロジチオエートなど)を有する もの)、ペンダント部分(例えば、タンパク質(例えば、ヌクレアーゼ、毒素、 抗体、シグナルペプチド、ポリ-L-リジンなどを含む))を有するもの、インタ ーカレーター(例えば、アクリジン、ソラレンなど)を有するもの、キレーター (例えば、金属、放射性金属、ホウ素、酸化金属など)を含むもの、アルキル化 剤を含むもの、修飾された連結を有するもの(例えば、アルファアノマー核酸な ど)、ならびにポリヌクレオチドの非修飾形態)を含む。 「レプリコン」は、細胞内でポリヌクレオチド複製の自律単位として機能する 任意の遺伝要素(例えば、プラスミド、染色体、ウイルス、コスミドなど)であ り;すなわちそれ自体の制御下で複製し得る。これは選択マーカーを含み得る。 「ベクター」は、接着されるセグメントの複製および/または発現を引き起こ すために、別のポリヌクレオチドセグメントが接着されるレプリコンである。 「制御配列」は、それらが連結されるコード配列の発現をもたらすのに必要な ポリヌクレオチド配列をいう。このような制御配列の性質は、宿主生物に依存し て異なり;原核生物において、このような制御配列は、一般的に、プロモーター 、リボソーム結合部位、および転写終結配列を含み;真核生物において、一般的 に、このような制御配列は、プロモーターおよび転写終結配列を含む。用語「制 御配列」は、最小で、その存在が発現に必要である全ての成分を含むことが意図 され、そしてその存在が有利であるさらなる成分(例えば、リーダー配列および 融合パートナー配列)も含み得る。 「作動可能に連結された」は、そのように記載された成分が、それらがそれら の意図された様式で機能するのを可能にする関係にある並置をいう。コード配列 に「作動可能に連結される」制御配列は、コード配列の発現が制御配列に適合し た条件下で達成されるような方法で連結される。 「オープンリーディングフレーム」(ORF)は、ポリペプチドをコードするポ リヌクレオチド配列の領域であり;この領域は、コード配列の一部または全部の コード配列を示し得る。 「コード配列」は、適切な調節配列の制御下に置かれた場合、通常mRNAを介し てポリペプチドに翻訳されるポリヌクレオチド配列である。コード配列の境界は 、5'末端の翻訳開始コドンおよび3'末端の翻訳停止コドンにより決定される。コ ード配列は、cDNAおよび組換えポリヌクレオチド配列を含み得るが、それらに限 定されない。 「PCR」は、Saikiら、Nature 324:163(1986);およびScharfら、Science(1986 )233:1076-1078;およびU.S.4,683,195;およびU.S.4,683,202に記載されるよう なポリメラーゼ連鎖反応の技術をいう。 本明細書中で使用するxは、xが天然に同一の様式でyと結合しない場合、y に関して「異種」である;すなわち、xは天然でyと結合しないか、またはxは 、天然で見出されるのと同じ様式ではyと結合しない。 「相同性」は、xとyとの間の類似性の程度をいう。1つの形態に由来する配 列と別の配列との対応は、当該分野で公知の技術により決定され得る。例えば、 それらは、ポリヌクレオチド配列情報の直接比較により決定され得る。あるいは 、相同性は、相同領域間で安定な二重鎖を形成する条件(例えば、S1消化前に使 用される条件)下でのポリヌクレオチドのハイブリダイゼーション、それに続く 1 本鎖特異的ヌクレアーゼ(単数または複数)での消化、それに続く消化フラグメ ントのサイズ決定により決定され得る。 本明細書中で使用する用語「ポリペプチド」はアミノ酸のポリマーをいい、そ して産物の特定の長さをいわず;従って、ペプチド、オリゴペプチドおよびタン パク質は、ポリペプチドの定義内に含まれる。この用語はまた、ポリペプチドの 発現後修飾(例えば、グリコシル化、アセチル化、リン酸化など)を言及も、排 除もしない。例えば、1つ以上のアミノ酸アナログ(例えば、非天然アミノ酸な どを含む)を含むポリペプチド、置換された結合を有するポリペプチド、ならび に当該分野で公知の他の修飾(天然に生じるものおよび非天然に生じるものの両 方)は、定義内に含まれる。 示された核酸配列に「由来する」ポリペプチドまたはアミノ酸配列は、この配 列にコードされるポリペプチドのアミノ酸配列またはその一部(ここで一部は、 少なくとも3〜5アミノ酸、より好ましくは少なくとも8〜10アミノ酸、いっそ うより好ましくは少なくとも11〜15アミノ酸からなる)に同一のアミノ酸配列を 有するか、またはこの配列にコードされるポリペプチドと免疫学的に同一である 、ポリペプチドをいう。この用語法はまた、示された核酸配列から発現されたポ リペプチドを含む。 タンパク質は、タンパク質に特異的な、モノクローナルまたはポリクローナル いずれかの抗体を生成するために使用され得る。これらの抗体を生成するための 方法は、当該分野で公知である。 「組換え宿主細胞」、「宿主細胞」、「細胞」、「細胞培養物」、および他の このような用語は、例えば、組換えベクターまたは他の転移DNAのレシピエント として使用され得るか、または使用されている、微生物、昆虫細胞、および哺乳 動物細胞を示し、そして形質転換された最初の細胞の子孫を含む。単一の親細胞 の子孫は、天然の、偶然の、または故意の変異に起因して、形態においてまたは ゲノムもしくは総DNA相補物において最初の親と必ずしも完全に同一でなくても よいことが理解される。哺乳動物宿主細胞の例は、チャイニーズハムスター卵巣 (CHO)細胞およびサル腎臓(COS)細胞を含む。 具体的には、本明細書中で使用する「細胞株」は、インビトロで連続または延 長した増殖および分裂をし得る細胞の集団をいう。しばしば、細胞株は、単一の 前駆細胞に由来するクローン集団である。さらに、自発的または誘導された変化 が、このようなクローン集団の貯蔵または移動の間に核型において起こり得るこ とは当該分野で公知である。従って、言及された細胞株に由来する細胞は、祖先 細胞または培養物に正確に同一でなくてもよく、そして言及された細胞株は、こ のような改変体を含む。用語「細胞株」はまた、不死化細胞を含む。好ましくは 、細胞株は、非ハイブリッド細胞株または2つのみの細胞型に対するハイブリド ーマを含む。 本明細書中で使用する用語「微生物」は、原核生物および真核生物の微生物種 (例えば、細菌および真菌)を含み、後者は酵母および糸状菌を含む。 本明細書中で使用する「形質転換」は、挿入のために使用される方法(例えば 、直接的取り込み、形質導入、F接合またはエレクトロポレーション)と関係な く、外因性ポリヌクレオチドの宿主細胞への挿入をいう。外因性ポリヌクレオチ ドは、組込まれないベクター(例えば、プラスミド)として維持され得るか、あ るいは宿主ゲノムに組込まれ得る。 「ゲノム」は、ベクターにクローニングされた制限フラグメントに由来するDN A分子の収集物またはライブラリーを意味する。これは、生物の遺伝物質の全て または一部を含み得る。 「cDNA」は、DNAの相補鎖にハイブリダイズする相補的DNA配列を意味する。 「精製された」および「単離された」は、ポリペプチドまたはヌクレオチド配 列をいう場合、示された分子が、同じ型の他の生物学的巨大分子の実質的な非存 在下で存在することを意味する。本明細書中で使用する用語「精製された」は、 存在する同じ型の生物学的巨大分子の、好ましくは少なくとも75重量%、より好 ましくは少なくとも85重量%、さらにより好ましくは少なくとも95重量%、最も 好ましくは少なくとも98重量%意味する(しかし、水、緩衝液、および他の低分 子、特に1000未満の分子量を有する分子は存在し得る)。 一旦適切なコード配列が単離されると、種々の異なる発現系;例えば、哺乳動 物細胞、バキュロウイルス、細菌および酵母を用いて使用される発現系において 発現され得る。 i.哺乳動物系 哺乳動物発現系は、当該分野で公知である。哺乳動物プロモーターは、哺乳動 物RNAポリメラーゼに結合し、そしてコード配列(例えば、構造遺伝子)のmRNA への下流(3')転写を開始し得る任意のDNA配列である。プロモーターは転写開始 領域を有し、これは通常コード配列の5'末端の近位に置かれ、そしてTATAボック スは、通常、転写開始部位の25〜30塩基対(bp)上流に位置する。TATAボックスは 、正しい部位でRNA合成を始めるようにRNAポリメラーゼIIを導くと考えられる。 哺乳動物プロモーターはまた、通常TATAボックスの100〜200bp上流内に位置する 、上流プロモーターエレメントを含む。上流プロモーターエレメントは、転写が 開始される速度を決定し、そしていずれの方向でも作用し得る(Sambrookら(198 9)「哺乳動物細胞におけるクローニング遺伝子の発現」Molecular Cloning:A La boratory Manual. 第2版 )。 哺乳動物ウイルス遺伝子はしばしば非常に発現され、そして広い宿主範囲を有 する;従って、哺乳動物ウイルス遺伝子をコードする配列は、特に有用なプロモ ーター配列を提供する。SV40初期プロモーター、マウス乳房腫瘍ウイルスLTRプ ロモーター、アデノウイルス主要後期プロモーター(AdMLP)、および単純ヘルペ スウイルスプロモーターが例として挙げられる。さらに、非ウイルス遺伝子に由 来する配列(例えば、マウスメタロチオネイン遺伝子)もまた、有用なプロモー ター配列を提供する。発現は、プロモーターがホルモン応答細胞においてグルコ コルチコイドで誘導され得ることに依存して、構成的または調節的(誘導的)の いずれかであり得る。 上記のプロモーターエレメントと組み合わされるエンハンサーエレメント(エ ンハンサー)の存在は、通常、発現レベルを増大する。エンハンサーは、同種ま たは異種のプロモーターに連結された場合、1000倍まで転写を刺激し得る調節DN A配列であり、合成は正常なRNA開始部位で始まる。エンハンサーはまた、それら が、正常なもしくは裏返しにされた方向でまたはプロモーターから1000より多い ヌクレオチドの距離のいずれかで、転写開始部位の上流または下流の置かれても 活性である(Maniatisら(1987)Science 236:1237;Albertsら(1989)Molecular Bi ology of the Cell ,第2版)。ウイルスに由来するエンハンサーエレメントは、 それらが通常より広い宿主範囲を有するので、特に有用で有り得る。SV40初期遺 伝子エンハンサー(Dijkemaら(1985)EMBO J.4:761)ならびにラウス肉腫ウイルス の長末端反復(LTR)(Gormanら(1982b)Proc.Natl.Acad.Sci.79:6777)およびヒ トサイトメガロウイルス(Boshartら(1985)Cell 41:521)に由来するエンハンサー /プロモーターが例として挙げられる。さらに、いくつかのエンハンサーは調節 可能であり、そしてインデューサー(例えば、ホルモンまたは金属イオン)の存 在下でのみ活性になる(Sassone-CorsiおよびBorelli(1986)Trends Genet.2:215 ;Maniatisら(1987)Science 236:1237)。 DNA分子は、哺乳動物細胞において細胞内的に発現され得る。プロモーター配 列はDNA分子と直接連結され得る。この場合、組換えタンパク質N末端の第1の アミノ酸は、常にATG開始コドンによりコードされるメチオニンである。所望で あれば、N末端は、臭化シアンとのインビトロインキュベーションによりタンパ ク質から切断され得る。 あるいは、外来タンパク質はまた、哺乳動物細胞において外来タンパク質の分 泌を提供するリーダー配列フラグメントからなる融合タンパク質をコードするキ メラDNA分子を作製することにより、細胞から増殖培地に分泌され得る。好まし くは、インビボまたはインビトロのいずれかで切断され得る、リーダーフラグメ ントと外来遺伝子との間にコードされるプロセシング部位がある。リーダー配列 フラグメントは、通常、細胞からのタンパク質の分泌を指向する、疎水性アミノ 酸からなるシグナルペプチドをコードする。アデノウイルスの3部から成るリー ダーは、哺乳動物細胞において外来タンパク質の分泌を提供するリーダー配列の 例である。 通常、哺乳動物細胞により認識される転写終結およびポリアデニル化配列は、 翻訳停止コドンに対して3'に位置する調節領域であり、従って、プロモーターエ レメントと共に、コード配列に隣接する。成熟mRNAの3'末端は、部位特異的転写 後切断およびポリアデニル化により形成される(Birnstielら(1985)Cell 41:349 ;ProudfootおよびWhitelaw(1988)「真核生物RNAの終結および3'末端プロセシン グ」Transcription and splicing(B.D.HamesおよびD.M.Glover編);Proudfoot (1989)Trends Biochem.Sci.14:105)。これらの配列は、DNAによりコードされる ポリペプチドに翻訳され得るmRNAの転写を指向する。転写ターミネーター/ポリ アデニル化シグナルの例として、SV40に由来するもの(Sambrookら(1989)「培養 哺乳動物細胞におけるクローニングされた遺伝子の発現」Molecular Cloning:A Laboratory Manual )が挙げられる。 いくつかの遺伝子は、イントロン(介在配列とも呼ばれる)が存在する場合に より効率的に発現され得る。しかし、いくつかのcDNAは、スプライシングシグナ ル(スプライスドナーおよびアクセプター部位とも呼ばれる)を欠くベクターか ら効率的に発現されている(例えば、GothingおよびSambrook(1981)Nature 293: 620を参照のこと)。イントロンは、スプライスドナーおよびアクセプター部位 を含む、コード配列内の介在非コード配列である。それらは、1次転写物のポリ アデニル化後、「スプライシング」と呼ばれるプロセスにより除去される(Nevi ns(1983)Annu.Rev.Biochem.52:441;Green(1986)Annu.Rev.Genet.20:671;Padget tら(1986)Annu.Rev.Biochem.55:1119;Krainerおよび、Maniatis(1988)「RNAスプ ライシング」Transcription and splicing(B.D.HamesおよびD.M.Glover編))。 通常、プロモーター、ポリアデニル化シグナル、および転写終結配列を含む上 記の成分は、発現構築物中にまとめられる。エンハンサー、機能的なスプライス ドナーおよびアクセプター部位を有するイントロン、ならびにリーダー配列もま た、所望であれば発現構築物に含まれ得る。発現構築物は、しばしば、レプリコ ン(例えば、宿主(例えば、哺乳動物細胞または細菌)において安定維持が可能 な染色体外要素(例えば、プラスミド))において維持される。哺乳動物複製系 は動物ウイルスに由来するものを含み、これは複製するためにトランス作用因子 を必要とする。例えば、パポバウイルス(例えば、SV40(Gluzmnan(1981)Cell 23 :175)またはポリオーマウイルス)の複製系を含むプラスミドは、適切なウイル スT抗原の存在下で極度に高いコピー数まで複製する。哺乳動物レプリコンのさ らなる例は、ウシパピローマウイルスおよびエプスタイン-バーウイルスに由来 するものを含む。さらに、レプリコンは2つの複製系を有し得、従って、これが 例えば、発現のために哺乳動物細胞においてならびにクローニングおよび増幅の ために原核生物宿主において維持されることを可能にする。このような哺乳動物 - 細菌シャトルベクターの例は、pMT2(Kaufmanら(1989)Mol.Cell.Biol.9:946)およ びpHEBO(Shimizuら(1986)Mol.Cell.Biol.6:1074)を含む。 使用される形質転換手順は、形質転換される宿主に依存する。異種ポリヌクレ オチドの哺乳動物細胞への導入のための方法は当該分野で公知であり、そしてデ キストラン媒介トランスフェクション、リン酸カルシウム沈殿、ポリブレン媒介 トランスフェクション、プロトプラスト融合、エレクトロポレーション、リポソ ーム中のポリヌクレオチド(単数または複数)のカプセル化、およびDNAの核へ の直接的マイクロインジェクションを含む。 発現のための宿主として利用可能な哺乳動物細胞株は当該分野で公知であり、 そしてAmerican Type Culture Collection(ATCC)から利用可能な多くの不死化細 胞株(チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞、HeLa細胞、ベビーハムスター腎 臓(BHK)細胞、サル腎臓細胞(COS)、ヒト肝細胞ガン腫細胞(例えば、Hep G2)、お よび多数の他の細胞株を含むが、それらに限定されない)を含む。 ii.バキュロウイルス系 タンパク質をコードするポリヌクレオチドはまた、適切な昆虫発現ベクターに 挿入され得、そしてそのベクター内の制御エレメントに作動可能に連結される。 ベクター構築物は、当該分野で公知の技術を使用する。 一般的に、発現系の成分は転移ベクター(通常、細菌プラスミド)を含み、こ れはバキュロウイルスゲノムのフラグメントおよび発現される異種遺伝子(単数 または複数)の挿入のための便利な制限部位の両方;転移ベクターにおけるバキ ュロウイルス特異的フラグメントに相同な配列を有する野生型バキュロウイルス (これは、異種遺伝子のバキュロウイルスゲノムへの相同組換えを可能にする) ;ならびに適切な昆虫宿主細胞および増殖培地を含む。 タンパク質をコードするDNA配列を転移ベクターに挿入した後、ベクターおよ び野生型ウイルスゲノムは、ベクターおよびウイルスゲノムが組換えることが許 容される昆虫宿主細胞にトランスフェクトされる。パッケージされた組換えウイ ルスは発現され、そして組換えプラークは同定および精製される。バキュロウイ ルス/昆虫細胞発現系のための材料と方法は、とりわけInvitrogen,San Diego C Aからのキット形態(「MaxBac」キット)で市販されている。これらの技術は一般 的に当業者に公知であり、そしてSummerおよびSmith,Texas Agricultural Exper iment Station Bulletin No.1555 (1987)(下文では「SummerおよびSmith」)に おいて十分に記載される。 タンパク質をコードするDNA配列をバキュロウイルスゲノムに挿入する前に、 プロモーター、リーダー(所望であれば)、目的のコード配列、および転写終結 配列を含む上記の成分は、通常、中間転移配置(transplacement)構築物(転移ベ クター)に集められる。この構築物は、単一遺伝子および作動可能に連結された 調節エレメント;各々がそれ自身のセットの作動可能に連結された調節エレメン トを有する複数遺伝子;または同じセットの調節エレメントにより調節される複 数遺伝子を含み得る。中間転移配置構築物は、しばしば、レプリコン(例えば、 宿主(例えば、細菌)において安定維持が可能な染色体外要素(例えば、プラス ミド))において維持される。レプリコンは複製系を有し、従って、これがクロ ーニングおよび増幅のために適切な宿主において維持されることを可能にする。 現在、外来遺伝子をAcNPVへ導入するための最も一般的に使用される転移ベク ターはpAc373である。当業者に公知である多くの他のベクターもまた設計されて いる。これらは、例えば、pVL985(ATGからATTにポリヘドリン開始コドンを変え 、そしてATTから32塩基対下流にBamHIクローニング部位を導入する;Luckowおよ びSummers,Virology(1989)17:31を参照のこと)を含む。 プラスミドはまた、通常、E.coliにおける選択および増殖のために、ポリヘド リンポリアデニル化シグナル(Millerら(1988)Ann.Rev.Microbiol.,42:177))およ び原核生物アンピシリン耐性(amp)遺伝子および複製起点を含む。 バキュロウイルス転移ベクターは、通常、バキュロウイルスプロモーターを含 む。バキュロウイルスプロモーターは、バキュロウイルスRNAポリメラーゼに結 合し、そしてコード配列(例えば、構造遺伝子)のmRNAへの下流(5'から3')転写 を開始し得る任意のDNA配列である。プロモーターは、通常、コード配列の5'末 端に隣接して置かれる転写開始領域を有する。この転写開始領域は、通常、RNA ポリメラーゼ結合部位および転写開始部位を含む。バキュロウイルス転移ベクタ ーはまた、エンハンサーと呼ばれる第2のドメインを有し得、これは存在すれば 、 通常、構造遺伝子に対して遠位である。発現は、調節的または構成的のいずれか であり得る。 ウイルス感染サイクルの後期で豊富に転写される構造遺伝子は、特に有用なプ ロモーター配列を提供する。ウイルスポリヘドリンタンパク質をコードする遺伝 子に由来する配列が例として挙げられる(Friesenら(1986)「バキュロウイルス 遺伝子発現の調節」The Molecular Biology of Baculoviruses(Walter Doerfler 編);EPO公報第127 839号および同第155 476号;ならびにthe gene encoding th e p10 protein,Vlakら(1988),J.Gen.Virol.69:765)。 適切なシグナル配列をコードするDNAは、分泌される昆虫またはバキュロウイ ルスタンパク質の遺伝子(例えば、バキュロウイルスポリヘドリン遺伝子(Carbo nellら(1988)Gene,73:409))に由来し得る。あるいは、哺乳動物細胞翻訳後修飾 (例えば、シグナルペプチド切断、タンパク質分解切断、およびリン酸化)のた めのシグナルは、昆虫細胞により認識されると思われ、そして分泌および核蓄積 に必要とされるシグナルはまた、無脊椎動物細胞と脊椎動物細胞との間で保存さ れると思われるので、非昆虫起源のリーダー(例えば、ヒトα-インターフェロ ン(Maedaら(1985),Nature 315:592);ヒトガストリン関連ペプチド、Lebacq-Ve rheydenら(1988),Molec.Cell.Biol.8:3129;ヒトIL-2、Smithら(1985)Proc.Nat' l.Acad.Sci.USA ,82:8404;マウスIL-3、(Miyajimaら(1987)Gene 58:273);およ びヒトグルコセレブロシダーゼ、Martinら(1988)DNA,7:99をコードする遺伝子に 由来するもの)はまた、昆虫における分泌を提供するために使用され得る。 組換えポリペプチドまたはポリタンパク質は細胞内で発現され得るか、または 適した調節配列を用いて発現される場合、分泌され得る。非融合外来タンパク質 の良い細胞内発現は、通常、ATG開始シグナルに先行する適切な翻訳開始シグナ ルを含む短いリーダー配列を理想的に有する異種遺伝子を必要とする。所望であ れば、N末端のメチオニンは、臭化シアンとのインビトロインキュベーションに より成熟タンパク質から切断され得る。 あるいは、天然に分泌されない組換えポリタンパク質またはタンパク質は、昆 虫において外来タンパク質の分泌を提供するリーダー配列フラグメントからなる 融合タンパク質をコードするキメラDNA分子を作製することにより、昆虫細胞か ら分泌され得る。リーダー配列フラグメントは、通常、タンパク質の小胞体への 転置を指向する、疎水性アミノ酸からなるシグナルペプチドをコードする。 タンパク質の発現産物前駆体をコードするDNA配列および/または遺伝子の挿 入後、昆虫細胞宿主は、通常同時トランスフェクションにより、移入ベクターの 異種DNAおよび野生型バキュロウイルスのゲノムDNAで同時形質転換される。構築 物のプロモーターおよび転写終結配列は、通常、バキュロウイルスゲノムの2〜 5kbの断片を含む。異種DNAをバキュロウイルスウイルスにおける所望の部位に 導入するための方法は、当該分野で公知である。(SummersおよびSmith前出;Ju ら(1987);Smithら、Mol.Cell.Biol.(1983)3:2156;ならびにLuckowおよびSumme rs(1989)を参照のこと)。例えば、挿入は、相同2重交差組換えによるポリヘド リン遺伝子のような遺伝子へであり得;挿入はまた、所望のバキュロウイルス遺 伝子に操作された制限酵素部位へであり得る。Millerら(1989),Bioassays 4:9l 。DNA配列は、発現ベクターにおいてポリヘドリン遺伝子の代わりにクローニン グされる場合、ポリヘドリン特異的配列により5'および3'の両方に隣接され、そ してポリヘドリンプロモーターの下流に配置される。 新たに形成されたバキュロウイルス発現ベクターは、続いて、感染性組換えバ キュロウイルスにパッケージされる。相同組換えは低頻度(約1%〜約5%)で 起こり;従って、同時トランスフェクション後に生成されたウイルスの大部分は 、なお野生型ウイルスである。従って、組換えウイルスを同定するための方法が 必要である。この発現系の利点は、組換えウイルスが判別されるのを可能にする 視覚的スクリーニングである。ポリヘドリンタンパク質(これは天然ウイルスに より生成される)は、ウイルス感染後後期で感染細胞の核において非常に高いレ ベルで生成される。蓄積されたポリヘドリンタンパク質は、埋められた粒子もま た含む、閉塞体(occulusion body)を形成する。これらの閉塞体は(サイズが1 5μmまで)非常に屈折し、それらを光学顕微鏡下で容易に視覚化される輝く光沢 のある外見にする。組換えウイルスで感染させられた細胞は閉塞体を欠く。組換 えウイルスと野生型ウイルスとを区別するために、トランスフェクション上清は 、当業者に公知の技術により昆虫細胞の単層上にプラーク形成させられる。すな わち、プラークは、閉塞体の存在(野生型ウイルスを示す)または非存在(組換 え ウイルスを示す)について光学顕微鏡下でスクリーニングされる。「Current Pr otocols in Microbiology」第2巻(Ausubelら編)16.8(補遺10,1990);Summers およびSmith、前出;Millerら(1989)。 組換えバキュロウイルス発現ベクターは、いくつかの昆虫細胞への感染のため に開発された。例えば、組換えバキュロウイルスは、とりわけ:Aedes aeqypti 、Autographa californica、Bombyx mori、Drosophila melanogaster、Spodopte ra fruqiperda 、およびTrichoplusia niのために開発されている(PCT公開番号W O89/046699;Carbonellら(1985)J.Virol.56:153;Wright(1986)Nature 321:718; Smithら(1983)Mol.Cell.Biol.3:2156;および一般的に、Fraserら(1989)In Vitr o Cell.Dev.Biol .25:225を参照のこと)。 細胞および細胞培養培地は、バキュロウイルス/発現系における異種ポリペプ チドの直接的発現および融合発現の両方について市販されており;細胞培養技術 は、一般的に当業者に公知である。例えば、SummersおよびSmith(前出)を参照の こと。 次いで、改変された昆虫細胞は適切な栄養培地において増殖され得、適切な栄 養培地は、改変された昆虫宿主に存在するプラスミド(単数または複数)の安定 維持を可能にする。発現産物遺伝子が誘導制御下である場合、宿主は高密度で増 殖され得、そして発現が誘導され得る。あるいは、発現が構成的である場合、産 物は培地に連続的に発現され、そして目的に産物を取り出し、そして枯渇した栄 養分を増大させる間、栄養培地は連続的に循環されなければならない。産物は、 クロマトグラフィー(例えば、HPLC、アフィニティクロマトグラフィー、イオン 交換クロマトグラフィーなど);電気泳動;密度勾配遠心分離;溶媒抽出などの ような技術により精製され得る。適切なように、産物は、必要とされる場合、実 質的に任意の昆虫タンパク質(これもまた培地に分泌されるか、または昆虫細胞 の溶解から生じる)を除去するために、宿主破片(例えば、タンパク質、脂質、 および多糖)を少なくとも実質的に含まない産物を提供するために、さらに精製 され得る。 タンパク質発現を得るために、形質転換体に由来する組換え宿主細胞は、組換 えタンパク質をコードする配列の発現を可能にする条件下でインキュベートされ る。これらの条件は、選択される宿主細胞に依存して変化する。しかし、この条 件は、当該分野で公知のものに基づいて当業者によって容易に確かめられ得る。 iii.細菌系 細菌発現技術は当該分野で公知である。細菌プロモーターは、細菌RNAポリメ ラーゼに結合し、そしてコード配列(例えば、構造遺伝子)のmRNAへの下流(3'' )転写を開始し得る任意のDNA配列である。プロモーターは、通常、コード配列の 5'末端に隣接して置かれる転写開始領域を有する。この転写開始領域は、通常、 RNAポリメラーゼ結合部位および転写開始部位を含む。細菌プロモーターはまた 、オペレーターと呼ばれる第2のドメインを有し得、これは近接したRNAポリメ ラーゼ結合部位(ここでRNA合成が始まる)と重複し得る。オペレーターは、遺 伝子リプレッサータンパク質がオペレーターに結合し得、それにより特異的遺伝 子の転写を阻害するので、負の調節された(誘導的)転写を可能にする。構成的 発現は、負の調節エレメント(例えば、オペレーター)の非存在下で起こり得る 。さらに、正の調節は、遺伝子アクチベータータンパク質結合配列(これは、存 在する場合、通常RNAポリメラーゼ結合配列に(5')隣接する)により達成され得 る。遺伝子アクチベータータンパク質の例は、カタボライトアクチベータータン パク質(CAP)であり、これはEscherichia coli(E.coli)におけるlacオペロンの転 写を開始するのを助ける(Raibaudら(1984)Annu.Rev.Genet.18:173)。従って、調 節される発現は正または負のいずれかであり得、それにより転写を増強または低 減させるかのいずれかである。 代謝経路酵素をコードする配列は、特に有用なプロモーター配列を提供する。 糖代謝酵素(例えば、ガラクトース、ラクトース(lac)(Changら(1977)Nature 19 8 :1056)、およびマルトース)に由来するプロモーター配列が例として挙げられ る。さらなる例は、生合成酵素に由来するプロモーター配列(例えば、トリプト ファン(trp)(Goeddelら(1980)Nucl.Acids Res.8:4057;Yelvertonら(1981)Nucl. Acids Res.9:731;米国特許第4,738,921号;EPO公報第036 776号および同第121 775号))を含む。g-ラオタマーゼ(bla)プロモーター系(Weissmann(1981)「インタ ーフェロンのクローニングおよび他の誤り」Interferon 3(I.Gresser編))、 バクテリオファージλPL(Shimatakeら(1981)Nature 292:128)およびT5(米国特許 第4,689,406号)プロモーター系はまた、有用なプロモーター配列を提供する。 さらに、天然に存在しない合成プロモーターはまた細菌プロモーターとして機能 する。例えば、1つの細菌プロモーターまたはバクテリオファージプロモーター の転写活性化配列は、別の細菌プロモーターまたはバクテリオファージプロモー ターのオペロン配列に接合され得、これは合成ハイブリッドプロモーターを創作 する(米国特許第4,551,433号)。例えば、tacプロモーターは、trpプロモーター およびlacリプレッサーにより調節されるlacオペロン配列の両方からなるハイブ リッドtrp-lacプロモーターである(Amannら(1983)Gene 25:167;de Boerら(1983 )Proc.Natl.Acad.Sci.80:21)。さらに、細菌プロモーターは、細菌RNAポリメラ ーゼに結合し、そして転写を開始する能力を有する、非細菌起源の天然に存在す るプロモーターを含み得る。非細菌起源の天然に存在するプロモーターはまた、 原核生物においていくつかの遺伝子の高発現レベルを生じるための適合RNAポリ メラーゼと対にされ得る。バクテリオファージT7 RNAポリメラーゼ/プロモータ ー系は、対にされたプロモーター系の例である(Studierら(1986)J.Mol.Biol.189 :113;Taborら(1985)Proc Natl.Acad.Sci.82:1074)。さらに、ハイブリッドプロ モーターはまた、バクテリオファージプロモーターおよびE.coliオペレーター領 域からなり得る(EPO公報第267 851号)。 機能するプロモーター配列に加えて、効率的なリボソーム結合部位はまた、原 核生物における外来遺伝子の発現のために有用である。E.coliにおいて、リボソ ーム結合部位はシャイン-ダルガノ(SD)配列と呼ばれ、そして開始コドン(ATG)お よび開始コドンの3〜11ヌクレオチド上流に位置する長さが配列3〜9のヌクレ オチドを含む(Shineら(1975)Nature 254:34)。SD配列は、SD配列とE.coli 16S r RNA3'末端との間の塩基対形成により、mRNAのリボソームへの結合を促進すると 考えられる(steitzら(1979)「遺伝信号およびメッセンジャーRNAにおけるヌクレ オチド配列」Biological Regulation and Development:Gene Expression(R.F.Go ldberger編))。真核生物遺伝子および原核生物遺伝子を弱いリボソーム結合部位 で発現させること(Sambrookら(1989)「Escherichia coliにおけるクローニング された遺伝子の発現」Molecular Cloning:A Laboratory Manual)。 DNA分子は、細胞内で発現され得る。プロモーター配列は、DNA分子と直接的に 連結され得、この場合、N末端の第1のアミノ酸は常にメチオニンであり、これ はATG開始コドンによりコードされる。所望であれば、N末端のメチオニンは、 臭化シアンとのインビトロインキュベーションにより、または細菌メチオニンN 末端ペプチダーゼとのインビボもしくはインビトロいずれかによるインキュベー ション(EPO公報第219 237号)により、タンパク質から切断され得る。 融合タンパク質は、発現を指向するための代替を提供する。通常、内因性細菌 タンパク質または他の安定なタンパク質のN末端部分をコードするDNA配列は、 異種コード配列の5'末端に融合される。発現の際に、この構築物は、2つのアミ ノ酸配列の融合を提供する。例えば、バクテリオファージλ細胞遺伝子は、外来 遺伝子の5'末端に連結され、そして細菌において発現され得る。得られた融合タ ンパク質は、好ましくは、プロセシング酵素(第Xa因子)が外来遺伝子に由来す るバクテリオファージタンパク質を切断する部位を保持する(Nagaiら(1984)Natu re 309:810)。融合タンパク質はまた、lacZ(Jiaら(1987)Gene 60:197)、trpE(Al lenら(1987)J.Biotechnol.5:93;Makoffら(1989)J.Gen.Microbiol.135:11)、お よびChey(EPO公報第324 647号)遺伝子に由来する配列で作製され得る。2つのア ミノ酸配列の接合部のDNA配列は、切断可能な部位をコードしてもよいし、また はコードしなくてもよい。別の例は、ユビキチン融合タンパク質である。このよ うな融合タンパク質は、好ましくはプロセシング酵素(例えば、ユビキチン特異 的プロセシングプロテアーゼ)が外来タンパク質からユビキチンを切断する部位 を保持するユビキチン領域で作られる。この方法により、天然の外来タンパク質 が単離され得る(Millerら(1989)Bio/Technology 7:698)。 あるいは、外来タンパク質はまた、細菌において外来タンパク質の分泌を提供 するシグナルペプチド配列フラグメントからなる融合タンパク質をコードするキ メラDNA分子を創作することにより細胞から分泌され得る(米国特許第4,336,336 号)。シグナル配列フラグメントは、通常、細胞からのタンパク質の分泌を指向 する、疎水性アミノ酸からなるシグナルペプチドをコードする。タンパク質は、 増殖培地(グラム陽性細菌)または細胞周辺腔(細胞の内膜と外膜との間に位置 する)(グラム陰性細菌)のいずれかに分泌される。好ましくは、プロセシング 部位が存在し、これはインビボまたはインビトロのいずれかで切断され得、シグ ナルペプチドフラグメントと外来遺伝子との間にコードされ得る。 適切なシグナル配列をコードするDNAは、分泌される細菌タンパク質(例えば 、E.coli外膜タンパク質遺伝子(ompA)(Masuiら(1983),Experimental Manipulati on of Gene Expression ;Ghrayebら(1984)EMBO J.3:2437)、およびE.coliアルカ リホスファターゼシグナル配列(phoA)(Okaら(1985)Proc.Natl.Acad.Sci.82:7212 ))の遺伝子に由来し得る。さらなる例として、種々のBacillus株に由来するαア ミラーゼ遺伝子のシグナル配列を使用して、B.subtilisに由来する異種タンパク 質を分泌し得る(Palvaら(1982)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 79:5582;EPO公報第24 4 042号)。 通常、細菌により認識される転写終結配列は、翻訳停止コドンに対して3'に位 置する調節領域であり、従って、プロモーターと共にコード配列に隣接する。こ れらの配列は、DNAによりコードされるポリペプチドに翻訳され得るmRNAの転写 を指向する。転写終結配列は、しばしば、転写終結を助けるステムループ構造を 形成し得る約50ヌクレオチドのDNA配列を含む。強力なプロモーターを有する遺 伝子(例えば、E.coliにおけるtrp遺伝子ならびに他の生合成遺伝子)に由来す る転写終結配列が例として挙げられる。 通常、プロモーター、シグナル配列(所望の場合)、目的のコード配列、およ び転写終結配列を含む上記の成分は、発現構築物に共に配置される。発現構築物 は、しばしば、レプリコン(例えば、宿主(例えば、細菌)において安定な維持 が可能な染色体外要素(例えば、プラスミド))において維持される。レプリコ ンは複製系を有し、従って、これが発現またはクローニングおよび増幅のいずれ かのために原核生物宿主において維持されるのを可能にする。さらに、レプリコ ンは、高コピー数または低コピー数のいずれかのプラスミドであり得る。高コピ ー数プラスミドは、一般的に、約5〜約200、通常約10〜約150の範囲のコピー数 を有する。高コピー数プラスミドを含む宿主は、好ましくは少なくとも約10、よ り好ましくは少なくとも約20のプラスミドを含む。高コピー数または低コピー数 のいずれかのベクターは、宿主におけるベクターおよび外来タンパク質の効果に 依存して、選択され得る。 あるいは、発現構築物は、組込みベクターを用いて細菌ゲノムに組込まれ得る 。組込みベクターは、通常、ベクターが組込むのを可能にする、細菌染色体に相 同な少なくとも1つの配列を含む。組込みは、ベクターにおける相同DNAと細菌 染色体との間の組換えから生じることが明らかである。例えば、種々のBacillus 株に由来するDNAで構築された組込みベクターは、Bacillus染色体に組込む(EPO 公報第127 328号)。組込みベクターはまた、バクテリオファージまたはトランス ポゾン配列からなり得る。 通常、染色体外および組込みの発現構築物は、形質転換された細菌株の選択を 可能にする選択マーカーを含み得る。選択マーカーは細菌宿主において発現され 得、そして細菌に薬物(例えば、アンピシリン、クロラムフェニコール、エリス ロマイシン、カナマイシン(ネオマイシン)、およびテトラサイクリン)耐性を 与える遺伝子を含み得る(Daviesら(1978)Annu.Rev.Microbiol.32:469)。選択 マーカーはまた、生合成遺伝子(例えば、ヒスチジン、トリプトファン、および ロイシン生合成経路における遺伝子)を含み得る。 あるいは、上記の成分のいくつかは、形質転換ベクターにおいて共に配置され 得る。形質転換ベクターは、通常、レプリコンにおいて維持されるか、または上 記のように組込みベクターに開発させられるかのいずれかである、選択マーカー からなる。 発現ベクターおよび形質転換ベクター(染色体外レプリコンまたは組込みベク ターのいずれか)は、多くの細菌への形質転換のために開発されている。例えば 、発現ベクターは、とりわけ、以下の細菌:Bacillus subtilis(Palvaら(1982)P roc.Natl.Acad.Sci.USA 79:5582;EPO公報第036 259号および同第063 953号;PC T公報番号WO 84/04541)、Escherichia coli(Shimatakeら(1981)Nature 292:128 ;Amannら(1985)Gene 40:183;Studierら(1986)J.Mol.Biol.189:113;EPO公報第 036 776号および同第136 829号、および同第136 907号)、Streptococcus cremor is(Powellら(1988)Appl.Environ.Microbiol.54:655);Streptococcus lividan s(Powellら(1988)Appl.Environ.Microbiol.54:655)、Streptomyces lividans(米 国特許第4,745,056号)について開発された。 外因性DNAを細菌宿主に導入する方法は当該分野で周知であり、そして通常、C aCl2または他の薬剤(例えば、2価カチオンおよびDMSO)のいずれかで処理され た細菌の形質転換を含む。DNAはまた、エレクトロポレーションにより細菌細胞 に導入され得る。形質転換手順は、通常、形質転換される細菌種によって変化す る。例えば、(Massonら(1989)FEMS Microbiol.Lett.60:273;Palvaら(1982)Proc .Natl.Acad.Sci.USA 79:5582;EPO公報第036 259号および同第063 953号;PCT公 報番号WO 84/04541、Bacillus)、(Millerら(1988)Proc.Natl.Acad.Sci.85:856; Wangら(1990)J.Bacteriol.172:949、Campylobacter)、(Cohenら(1973)Proc.Nat l.Acad.Sci .69:2110;Dowerら(1988)Nucleic Acids Res.16:6127;Kushner(1978 )「ColEl由来プラスミドを用いたEscherichia coliの形質転換の改善された方法 」Genetic Engineering:Proceedings of the International Symposium on Gene tic Engineering (H.W.BoyerおよびS.Nicosia編);Mandelら(1970)J.Mol.Biol.53 :159;Taketo(1988)Biochem.Biophys.Acta 949:318;Escherichia)、(Chassyら( 1987)FEMS Microbiol.Lett.44:173 Lactobacillus);(Fiedlerら(1988)Anal.Bio chem 170:38、Pseudomonas);(Augustinら(1990)FEMS Microbiol.Lett.66:203、 Staphylococcus)、(Baranyら(1980)J.Bacteriol.144:698;Harlander(1987)「エ レクトロポレーションによるStreptococcus lactisの形質転換」Streptococcal Genetics (J.FerrettiおよびR.CurtissIII編);Perryら(1981)Infec.Immun.32:12 95;Powellら(1988)Appl.Environ.Microbiol.54:655:Somkutiら(1987)Proc.4th Evr.Conq.Biotechnology 1:412、Streptococcus)を参照のこと。 iv.酵母発現 酵母発現系はまた当業者に公知である。酵母プロモーターは、酵母RNAポリメ ラーゼに結合し、そしてコード配列(例えば、構造遺伝子)のmRNAへの下流(3') 転写を開始し得る任意のDNA配列である。プロモーターは、通常コード配列の5' 末端に隣接して置かれる転写開始領域を有する。この転写開始領域は、通常、RN Aポリメラーゼ結合部位(「TATAボックス」)および転写開始部位を含む。酵母プ ロモーターはまた、上流アクチベーター配列(UAS)と呼ばれる第2のドメインを 有し得、これは、存在する場合、通常、構造遺伝子に対して遠位である。UASは 、調節的(誘導的)発現を可能にする。構成的発現はUASの非存在下で起こる。 調 節的発現は正または負のいずれかであり得、それにより転写を増強または低減さ せるかのいずれかである。 酵母は活性な代謝経路を有する発酵生物であり、従って、代謝経路の酵素をコ ードする配列は、特に有用なプロモーター配列を提供する。アルコールデヒドロ ゲナーゼ(ADH)(EPO公報第284 044号)、エノラーゼ、グルコキナーゼ、グルコー ス-6-リン酸イソメラーゼ、グリセルアルデヒド-3-リン酸-デヒドロゲナーゼ()G APまたはGAPDH)、ヘキソキナーゼ、ホスホフルクトキナーゼ、3-ホスホグリセリ ン酸ムターゼ、およびピルビン酸キナーゼ(PyK)(EPO公報第329 203号)が例とし て挙げられる。酸ホスファターゼをコードする酵母PHO5遺伝子もまた有用なプロ モーター配列を提供する(Myanoharaら(1983)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 80:1)。 さらに、天然に存在しない合成プロモーターはまた、酵母プロモーターとして 機能する。例えば、1つの酵母プロモーターのUAS配列は、別の酵母プロモータ ーの転写活性化領域と接合され得、これは合成ハイブリッドプロモーターを創作 する。このようなハイブリッドプロモーターの例は、GAP転写活性化領域に結合 されたADH調節配列を含む(米国特許第4,876,197号および同第4,880,734号)。 ハイブリッドプロモーターの他の例は、解糖酵素遺伝子(例えば、GAPまたはPyK )の転写活性化領域と組み合わされた、ADH2、GAL4、GAL10、またはPHO5遺伝子 のいずれかの調節配列からなるプロモーターを含む(EPO公報第164 556号)。さ らに、酵母プロモーターは、酵母RNAポリメラーゼに結合し、そして転写を開始 する能力を有する、非酵母起源の天然に存在するプロモーターを含み得る。この ようなプロモーターの例は、とりわけ、(Cohenら(1980)Proc.Natl.Acad.Sci.US A 77:1078;Henikoffら(1981)Nature 283:835;Hollenbergら(1981)Curr.Topics Microbiol.Immunol .96:119;Hollenbergら(1979)「酵母Saccharomy cescerevis iaeにおける細菌抗生物質耐性遺伝子iの発現」Plasmids of Medical,Environme ntal and Commercial Importance (K>N>TimmisおよびA.Puhler編);Mercerau-Pui galonら(1980)Gene 11:163;Panthierら(1980)Curr.Genet.2:109)を含む。 DNA分子は、酵母において細胞内で発現され得る。プロモーター配列は、DNA分 子と直接的に連結され得、この場合、組換えタンパク質のN末端の第1のアミノ 酸は常にメチオニンであり、これはATG開始コドンによりコードされる。所望で あれば、N末端のメチオニンは、臭化シアンとのインビトロインキュベーション によりタンパク質から切断され得る。 融合タンパク質は、酵母発現系のための、ならびに哺乳動物、バキュロウイル ス、および細菌の発現系における代替を提供する。通常、内因性酵母タンパク質 または他の安定なタンパク質のN末端部分をコードするDNA配列は、異種コード 配列の5'末端に融合される。発現の際に、この構築物は、2つのアミノ酸配列 の融合物を提供する。例えば、酵母またはヒトスーパーオキシドジスムターゼ(S OD)遺伝子は、外来遺伝子の5'末端に連結され得、そして酵母において発現され 得る。2つのアミノ酸配列の接合部のDNA配列は、切断可能な部位をコードして もよいし、またはコードしなくてもよい。例えば、EPO公報第196 056号を参照の こと。別の例は、ユビキチン融合タンパク質である。このような融合タンパク質 は、ユビキチンを外来タンパク質から切断するために、プロセシング酵素(例え ば、ユビキチン特異的プロセシングプロテアーゼ)部位を好ましくは保持するユ ビキチン領域を用いて作製される。したがって、この方法により、天然の外来タ ンパク質は単離され得る(例えば、PCT公報第WO 88/024066号を参照のこと)。 あるいは、外来タンパク質はまた、酵母における外来タンパク質の分泌を提供 するリーダー配列フラグメントから構成される融合タンパク質をコードするキメ ラDNA分子を作製することにより、細胞から増殖培地に分泌され得る。好ましく は、インビボまたはインビトロいずれかで切断され得る、リーダーフラグメント と外来遺伝子との間にコードされるプロセシング部位が存在する。リーダー配列 フラグメントは、通常、細胞からのタンパク質の分泌を導く、疎水性アミノ酸か ら構成されるシグナルペプチドをコードする。 適切なシグナル配列をコードするDNAは、分泌される酵母タンパク質の遺伝子( 例えば、酵母インベルターゼ遺伝子(EPO公報第012 873号;JPO公報第62,096,086 号)およびA因子遺伝子(米国特許第4,588,684号))に由来し得る。あるいは、酵 母においてもまた分泌を提供する非酵母起源のリーダー(例えば、インターフェ ロンリーダー)が存在する(EPO公報第060 057号)。 分泌リーダーの好ましいクラスは、酵母α因子遺伝子のフラグメントを使用 するものであり、これは「プレ」シグナル配列および「プロ」領域の両方を含む 。使用され得るα因子フラグメントのタイプは、完全長プレ-プロα因子リーダ ー(約83アミノ酸残基)ならびに短縮されたα因子リーダー(通常、約25〜約50の アミノ酸残基)(米国特許第4,546,083号および同第4,870,008号;EPO公報第324 2 74号)を含む。分泌を提供するα因子リーダーフラグメントを使用するさらなる リーダーは、第1の酵母のプレ配列および第2の酵母α因子に由来するプロ領域 を用いて作製されたハイブリッドα因子リーダーを含む。(例えば、PCT公報第WO 89/02463号を参照のこと)。 通常、酵母により認識される転写終結配列は、翻訳停止コドンの3'側に位置 する調節領域であり、従って、プロモーターと共に、コード配列に隣接する。こ れらの配列は、DNAによりコードされるポリペプチドに翻訳され得るmRNAの転写 を導く。転写終結配列および酵母に認識される他の終結配列の例、例えば、解糖 酵素をコードする配列。 通常、プロモーター、リーダー(所望の場合)、目的のコード配列、および転写 終結配列を含む上記の成分は、発現構築物中に共に配置される。発現構築物は、 しばしば、レプリコン(例えば、宿主(例えば、酵母または細菌)において安定に 維持され得る染色体外エレメント(例えば、プラスミド))において維持される。 レプリコンは、2つの複製系を有し得、したがって、例えば、発現のためには酵 母において、そしてクローニングおよび増幅のためには原核生物宿主においてレ プリコンが維持されることが可能になる。このような酵母−細菌シャトルベクタ ーの例は、YEp24(Botsteinら(1979)Gene 8:17-24)、pCl/1(Brakeら(1984)Proc.N atl.Acad.Sci.USA 81:4642-4646)、およびYRp17(Stinchcombら(1982)J.Mol.Biol .158:157)を含む。さらに、レプリコンは、高コピー数または低コピー数いずれ かのプラスミドであり得る。高コピー数プラスミドは、一般に、約5〜約200、 通常約10〜約150の範囲のコピー数を有する。高コピー数プラスミドを含む宿主 は、好ましくは少なくとも約10、より好ましくは少なくとも約20を有する。エン ター高コピー数または低コピー数ベクターは、宿主に対するベクターおよび外来 タンパク質の効果に依存して、選択され得る。例えば、Brakeら(前出)を参照の こと。 あるいは、発現構築物は、組込みベクターを用いて酵母ゲノムに組込まれ得る 。組込みベクターは、通常、そのベクターの組込みを可能にする、酵母染色体に 相同な少なくとも1つの配列を含み、そして好ましくは、発現構築物に隣接する 2つの相同な配列を含む。組込みは、ベクター中の相同DNAと酵母染色体との間 の組換えから生じると思われる(Orr-Weaverら(1983)Methods in Enzymol.101:22 8-245)。組込みベクターは、ベクターへの含有に適切な相同配列を選択すること により、酵母中の特定の遺伝子座に指向させ得る。Orr-Weaverら(前出)を参照の こと。1つ以上の発現構築物が組込み得、これはたぶん産生される組換えタンパ ク質のレベルに影響する(Rineら(1983)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 80:6750)。ベク ターに含まれる染色体配列は、ベクターにおいて単一セグメント(これは、ベク ター全体の組込みをもたらす)として、またはベクターにおいて染色体の近接セ グメントに相同で発現構築物に隣接する2つのセグメント(これは、発現構築物 のみの安定な組込みをもたらし得る)としてのいずれかで生じ得る。 通常、染色体外および組込み発現構築物は、形質転換された酵母株の選択を可 能にする選択マーカーを含み得る。選択マーカーは、酵母宿主において発現され 得る生合成遺伝子(例えば、ADE2、HIS4、LEU2、TRP1、およびALG7)、ならびにG4 18耐性遺伝子(それぞれ、ツニカマイシンおよびG418に対する耐性を酵母細胞に 付与する)を含み得る。さらに、適切な選択マーカーはまた、毒性化合物(例えば 、金属)の存在下で増殖する能力を酵母に提供し得る。例えば、CUP1の存在は、 酵母が銅イオンの存在下で増殖するのを可能にする(Buttら(1987)Microbiol.Rev .51:351)。 あるいは、上記の成分のいくつかは、共に形質転換ベクターに配置され得る。 形質転換ベクターは、通常、上記のように、レプリコンにおいて維持されるか、 または組込みベクターに開発されるかのいずれかである選択マーカーから構成さ れる。 発現ベクターおよび形質転換ベクター(染色体外レプリコンまたは組込みベク ターのいずれか)は、多くの酵母への形質転換のために開発されてきた。例えば 、発現ベクターは、とりわけ、以下の酵母について開発された:Candida albica n s(Kurtzら(1986)Mol.Cell.Biol.6:142)、Candida maltose(Kunzeら(1985)J.Basi c Microbiol .25:141)、Hansenula polymorpha(Gleesonら(1986)J.Gen.Microbiol .132:3459;Roggenkampら(1986)Mol.Gen.Genet.202:302)、Kluyveromyces fragi lis(Dasら(1984)J.Bacteriol.158:1165)、Kluyveromyces lactis(De Louvencour tら(1983)J.Bacteriol.154:737;Van den Bergら(1990)Bio/Technology 8:135) 、Pichia guillerimondii(Kunzeら(1985)J.Basic Microbiol.25:141)、Pichia p astoris(Creggら(1985)Mol.Cell.Biol.5:3376;米国特許第4,837,148号および同 第4,929,555号)、Saccharomyces cerevisiae(Hinnenら(1978)Proc.Natl.Acad.Sc i.USA 75:1929;Itoら(1983)J.Bacteriol.153:163)、Schizosaccharomyces pomb e(BeachおよびNurse(1981)Nature 300:706)、ならびにYarrowia lipolytica(Dav idowら(1985)Curr.Genet.10:380471、Gaillardinら(1985)Curr.Genet.10:49)。 外因性DNAを酵母宿主に導入する方法は当該分野で周知であり、そして通常、 スフェロプラストの形質転換またはアルカリカチオンで処理されたインタクトな 酵母細胞の形質転換のいずれかを含む。形質転換手順は、通常、形質転換される 酵母種により変化する。例えば、(Kurtzら(1986)Mol.Cell.Biol.6:142;Kunzeら (1985)J.Basic Microbiol.25:141;Candida);(Gleesonら(1986)J.Gen.Microbio l .132:3459;Roggenkampら(1986)Mol.Gen.Genet.202:302;Hansenula);(Dasら(1 984)J.Bacteriol.158:1165;De Louvencourtら(1983)J.Bacteriol.154:1165;Va n den Bergら(1990)Bio/Technology 8:135;Kluyveromyces);(Creggら(1985)Mo l.Cell.Biol .5:3376;Kunzeら(1985)J.Basic Microbiol.25:141;米国特許第4,8 37,148号および同第4,929,555号;Pichia);(Hinnenら(1978)Proc.Natl.Acad.Sc i.USA 75:1929;Itoら(1983)J.Bacteriol.153:163;Saccharomyces);(Beachお よびNurse(1981)Nature 300:706;Schizosaccharomyces);(Davidowら(1985)Cur r.Genet .10:39;Gaillardinら(1985)Curr.Genet.10:49;Yarrowia)を参照のこと 。 1.LT-A72R変異体の調製 a.LT DNA供給源 プラスミドpEWD299に由来する1.5kb SmaI-EcoRIフラグメント(LT-A遺伝子およ びLTプロモーター領域を含む)(Pronkら(1985)J.Biol.Chem.260:13580;Spicerら (1981)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 78:50)を、Bluescript KSベクター(Stratagene) にサブクローニングした。得られたベクター(BS-LT-Aと命名された)を、部位特 異的変異誘発(ZollerおよびSmith(1982)Nucl.Acid.Res.10:6487)に使用した。 b.変異方法 部位特異的変異誘発を、BS-LT-Aベクターの一本鎖DNA上で、ZollerおよびSmit h(前出)の方法に従って行った。使用したオリゴヌクレオチド: 5'GCTCACTTACGTGGACAGTCT3'(オリゴLT-A72R) は、Ala-72のコドン(GCA)をArgコドン(CGT)に変異する。 変異コドンを含む変異SmaI-EcoRIフラグメントを、LT-Bをコードする遺伝子を 含む0.57kb EcoRI-HindIIIフラグメント(Pronkら;Spicerら)と連結し、そしてB luescript KSベクター(Stratagene)にクローニングして、ベクターBS-LTA72Rを 作製した。 c.LT-A72R変異体の発現および精製 E.coliをBS-LTA72Rベクターで形質転換し、そして5リットル発酵槽においてL Bブロス中で増殖させた。変異タンパク質LT-A72Rを、制御孔ガラス(CPG 350、Se rva)およびA5Mアガロースカラムを用いて、次いでSephacryl S-200TMを用いるゲ ル濾過により、ペリプラズム(Pronkら;Magagnoliら(1996)Infect Immun 64:543 4)から精製した。 精製材料のアリコートを、Superdex 200HRカラムで分析した。図1は、野生型 LTおよび変異LTK63(Ser-63-Lys変異体−WO93/13202およびPiZzaら(1994)J.Exp.M ed.6:2147を参照のこと)と比較したLT-A72Rの溶出プロフィールを示す。 LT-A72Rは、完全に組み立てられたホロトキシン(holotoxin)に対応する単一ピ ークとして溶出し、プロフィールは、野生型LTおよびLTK63のプロフィールと同 一である。このことは、A72R変異がAサブユニットの構造を変更しないこと、A サブユニットが、ペリプラズムに効率的に輸出され、そしてAB5として正確に組 み立てられることを証明する。4℃で貯蔵されたA72Rの100μlアリコートを、 1年間2ヶ月毎に同じ方法で分析したが、溶出プロフィールの変化は検出されな かった。 2.物理学的特徴づけ a.トリプシン消化 45μg毒素(LT、LT-A72R、LTK63)を、37℃の最終容量150μlの10mM Tris(pH7.5 )において、9μgのトリプシンで処理した。30μlのサンプルを、5分間および3 0分間のインキュベーション後に収集し、そして反応を、3.6μgのトリプシンイ ンヒビターを用いて停止させた。10μlの4×濃縮電気泳動サンプル緩衝液を、 各サンプルに添加し、そして混合物を10分間95℃に加熱した。タンパク質を、15 %SDSミニゲルにロードし、そしてクーマシーブリリアントブルーR-250で染色す るか、またはニトロセルロース膜に移し、続いて膜を1:300希釈のウサギ抗LTポ リクローナル血清とインキュベートした。 図2は、ウェスタンブロット分析の結果を示す。5分間のインキュベーション 後、トリプシンは、ほとんど即座に、AサブユニットのA1およびA2ドメインへの ニッキング(nicking)を引き起こし、そしてニッキングは30分までに完了する。L T、LT-A72R、またはLTK63の間に、感受性の差は検出されなかった。 b.ポリアルギニンのADPリボシル化 LT(野生型および変異体)を、Laiら(BBRC 102:1021、1981)により記載される ように分析し、そして結果を図3に示す。 LT-A72RのADPリボシル化活性は、程度(magnitude)が野生型LTの活性より少な くとも2桁低い:検出可能な活性を得るための最小濃度は、LTについては0.5μg 、そしてLT-A72Rについては85μgであった。対照的に、LTK63は、全く活性を欠 いている。 c.毒性 インビトロ毒性を、Y1副腎細胞(Dontaら(1973)Science 183:334)において、LT により引き起こされる以下の形態変化により評価した。このアッセイを、マイク ロタイタープレートにおいて、2倍希釈のLT、LT-A72R、およびLTK63で、50000 細胞/ウェルを使用して行い、野生型については80pg/ウェル、そして変異体 については40μg/ウェルから始めた。形態変化を、48時間のインキュベーション 後に読み取った。 インビボ毒性を、回腸ループアッセイ(De(1959)Nature 183:1533)を用いて評 価した。2匹のニュージーランド成体ウサギ(約2.5kg)を各アッセイに使用し 、そして毒素(野生型、LT-A72R、LTK63)の1mlサンプルを、種々の濃度で各ル ープに注射し、コントロールループは1ml PBSを受けた。18〜20時間後、各ルー プに蓄積した液体の容量をシリンジで測定し、そして各ループの長さを再度測定 した。4〜6回反復に由来する結果(ループの単位長さあたりの液体容量(ml/cm )として示された)を図5に示す。 ADPリボシル化結果と一致して、LT-A72Rは、Y1細胞において野生型LTの10-5の 毒性を有し(図4)、そして回腸ループアッセイにおいて野生型より約20倍少な い毒性であった(図5)。以前に報告されたように、LTK63は、両方のアッセイ により完全に毒性がなかった。 3.免疫学的特徴づけ a.粘膜アジュバント活性 LT-A72Rのアジュバント活性を、Douceら(PNAS 92:1644−1648(1995))のプロト コルを用いて試験した。10匹のBALB/cマウス(雌、4〜6週齢)のグループを、 1μgの毒素(LT、LT-A72R、LTBまたはLK-K63)および10μgのOVAで鼻腔内的に 免疫した。動物を軽く麻酔し、そして0、21および35日目に鼻孔あたり15μl容 量で免疫した。免疫応答を、0、20、34および52日目に採取された血清サンプル において追跡した。動物を屠殺し、そして鼻洗浄を、反復流水式洗浄および0.1 %BSAを含む1ml PBSの吸引により行った。 LT特異的抗体を、GM1捕捉ELISAを用いて測定した。96ウェルプレート上の各ウ ェルを、4℃での一晩インキュベーションにより、150ngのGM1ガングリオシドで 最初にコートした。次いで、ウェルをPBS(+0.05%Tween-20)で3回洗浄し、 そして50ngの毒素を各ウェルに添加した。プレートを37℃で2時間インキュベー トした。OVA特異的抗体を、60μg/ml OVAで各ウェルをコートすることにより評 価し、そして4℃で一晩インキュベートした。 プレートを洗浄し、そしてウェルを37℃で1時間PBS(+1%BSA)で飽和した 。個々のマウスに由来する血清を、PBS中の1:50希釈から始めて試験し;鼻洗浄 液を、非希釈から始めて試験した。プレートを、37℃で2時間インキュベートし た。特異的Igを、西洋ワサビペルオキシダーゼ結合ウサギ抗マウスIgを用いて測 定した。次いで、抗体を、基質としてo-フェニレンジアミンを添加することによ り明らかにした。10分後、反応を12.5%H2SO4を添加することによりブロックし た。 IgGサブクラスを、IgG1、IgG2a、IgG2b、またはIgG3ビオチン化抗体を用いて 決定した。次いで、ペルオキシダーゼ-ストレプトアビジンを、各ウェルに添加 し(1:1000)、そしてプレートを37℃で1時間インキュベートした。結合した抗体 を、上記のように視覚化した。 吸光度を490nmで読み、そしてELISA力価を、免疫前血清において測定されたレ 血清および粘膜洗浄液中の特異的IgAの力価を、ビオチン結合ヤギ抗マウスIgA α鎖特異的抗体、続いてストレプトアビジン-ペルオキシダーゼを用いて測定し た。結合した抗体を、上記のようにOPD基質を用いて明らかにした。ELISA力価を 、 として任意に決定した。 値は、各プレートにおけるポジティブコントロールサンプルを用いて常に正規 化した。 図6に示されるように、野生型LTおよびLT-A72Rは、最も高い抗OVA抗体応答を 誘導した。LTK63は中間レベルを誘導し、そしてLTBは低い応答を与えた。抗原特 異的抗体応答は、野生型LTおよびA72R変異体については単一の免疫後に検出可能 であったが、(以前に記載されたように)LTK63は、血清抗OVA抗体を誘導するた めに少なくとも2回の免疫を必要とした。 OVA特異的IgGアイソタイプを、最後の採血の血清プールにおいて測定した(図 7)。抗OVA IgG1、IgG2aおよびIgG2bの高い力価を、アジュバントとして野生型 LTまたはA72R変異体を受けたグループにおいて誘導したが、変異体との優性アイ ソタイプはIgG2aであった。OVA特異的IgG3抗体は、決して検出され得なかった。 LTBは、良いアジュバントではなかった。 全ての実験において、OVA特異的IgAは、1または2回の鼻腔内免疫の直後には 決して検出されなかった。しかし、第3の免疫後に、血清IgA応答は、野生型LT ならびにA72RおよびK63変異体で検出されたが、LTBでは検出されなかった(図8A )。同様のパターンは粘膜レベルで見られ(図8B)、そして3回目の免疫後、0V A特異的IgAは、野生型グループならびにA72RおよびK63変異体グループの鼻洗浄 液中で見出されたが、コントロールまたはLTBグループにおいて見出されなかっ た。 血清抗LT抗体応答を図9に示す。マウスは第1の免疫後に応答を増し、第1の 免疫は第2の免疫より著しく追加免疫された。A72R変異体は非毒性K63変異体よ り免疫原性であり、そして両方はLTBより非常に免疫原性であった。 b.OVAにより駆動される増殖応答 OVA+LT(野生型または変異体)での2または3回の鼻腔内免疫の14〜20日後 、グループあたり2または3匹のマウスを屠殺し、そして脾臓を取り出した。脾 臓細胞懸濁物を得、そして完全DMEM(10%FCS、2mM L-グルタミン、15mM Hepes 、100Uペニシリン/ストレプトマイシン、50mM 2-メルカプトエタノール)に再懸 濁した。2×105脾臓細胞/ウェルを、U底96ウェルプレートに播種し、そして異 なる濃度のOVAの存在下で5日間培養した。[3H]チミジンを、培養終了の16時間 前に添加した(1μCi/ウェル)。次いで、細胞を細胞採集機で採集し、そして[3 H]チミジン取り込みを、液体シンチレーション計数により評価した(図10)。 抗原と野生型またはA72RもしくはK63変異体との鼻腔内同時投与は、インビボ でのOVA特異的T細胞のプライミングを誘導し、これはOVA単独またはOVA+LTBで の免疫後に検出可能なものより非常に強かったことは明らかである。 c.インビボ抗原投与 LTのLD50を、10匹のBALB/cマウス(雌、9週齢)グループを、LT(12.5μg、2 5μg、50μg、または100μg)またはPBSで腹腔内的に接種することにより決定し た。観察の7日後、LD50を20.4μgとして決定した。 4週齢のBALB/cマウスを、1μgの毒素(LT、LT-A72R、LT-K63、またはLTB) で0および21日目に鼻腔内的に免疫し、そして35日目にLT(2×LD50)で抗原投 与した。それらを7日間死亡について観察した。血清を、0、20、および35日目 に収集し、そして抗LT力価を(上記のように)ELISAにより分析した。 野生型または変異体LTで免疫された全てのマウスは、抗原投与から生存したが 、LTBを受けたマウスは30%しか生存しなかった。コントロールグループにおけ る全てのマウスは死亡した(図11A)。 野生型LTまたはA72RもしくはK63変異体で免疫されたマウスの血清は、非常に 高く、かつ匹敵するレベルの抗LT抗体を含んだ(図11B)。しかし、LTBを受けた マウスにおいて、力価は10〜20倍低かった。LT抗原投与から生存した3匹のLTB マウス(白丸)は、死亡した動物における力価より有意に高い力価を有した。 4.結論 ADPリボシル化活性は、LTのアジュバント活性に必要ではないが、低いレベル の酵素活性の存在は、同時投与された抗原に対してより早くかつより高い免疫応 答を誘導するのに有用であり得る。 LTのA72R変異体は、効果的な粘膜アジュバントである。さらに、変異体は、野 生型LTの免疫原性を保持し、そしてLTに対する保護免疫を誘導し得る。従って、 抗下痢ワクチン接種にも有用であり得る。 もちろん、本発明は例示のみのために以上に記載され、そして改変が本発明の 範囲および精神内でなされ得ることが理解される。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Immunogenic detoxifying mutant E. coli LT-A toxinField of the invention The present invention relates to an immunogenic, detoxified, enterotoxin-producing strain of Escherichia coli (E. coli). Heat-labile toxin protein (LT) produced by With that protein Has at least the amino acid Ala-72 of the A subunit mutated. And the present invention Is a vaccine useful in the prevention or treatment of enterotoxin-producing E. coli infections Use as an adjuvant for other immunogenic proteins About. The toxoid of the present invention is a site-specific DNA encoding the wild-type toxin. Properly produced using recombinant DNA techniques by mutagenesis.Background of the invention Heat-labile enterotoxin (LT) (produced by an E. coli enterotoxin-producing strain) Cholera toxin (CT) (produced by the strain V. cholerae) , A causative agent of traveler's diarrhea and cholera (Spangler (1992), Microbiol Rev 56: 622). LT and CT have 80% homology in primary structure and identical tertiary The structure is shown. They are composed of two functionally different domains: enzymes Active A subunit and B pentamer, the B pentamer Including rank. The A subunit is the target protein G, a GTP binding protein ADP-ribosylate (controls intracellular levels of cAMP) (Rappuoli and Pizz a (1991), Sourcebook of bacterial protein toxins, Academic Press NY). Increasing cAMP levels also induces intestinal secretion of water and chloride ions, May change transport. CT and LT are both potent immunogens and antigens at the mucosal level Is a strong mucosal adjuvant when co-administered with See, for example, Jackson et al. (1993), Infect. Immun. 61; 4272; WO95 / 17211)). Wild type CT And the immunogenicity and adjuvant activity of LT have been extensively studied in animals. (Eg, Rollwagen et al. (1993), Vaccine 11: 1316). But those poisons Due to gender, the use of wild-type CT and LT in humans has previously been excluded. You. Trials to overcome the problems caused by the use of active holotoxins As such, two different approaches have been followed. One is B pentamer (Ie, the non-toxic domain of holotoxin) (eg, Holmgr (1992) Vaccine 10: 911) and the other genetically detoxifies LT and CT. (Eg, Fontana et al. (1995), Infect. Immun). . 63: 2356). Site-specific changes in both A and B subunits Immunological response induced by these molecules by mutagenesis and adjuvant A means is provided for investigating the basis of the response. Examples of these experiments can be found below: -Harford et al. (Eur J Blochem (1989) 183: 311) describe Ser-61-Phe and Gly-79- LT-A carrying the Lys substitution was generated. -TSUji et al. (J. Biol Chem (1990) 265: 22520) possess a Glu-112-Lys substitution Generated LT-A. -Burnette et al. (Infect. Immun. (1991) 59: 4266) carry an Arg-7-Lys substitution Generated CT-A. This study can also be found in WO92 / 19265. -In WO93 / 13202, converted to Val-53, Ser-63, Val-97, Tyr-104, and Pro-106 Non-toxic CT and LT carrying differences are described. A variant at the receptor binding site of the LT B subunit, i.e. the G33D mutation The body has been reported to lack the immunological properties of the natural B subunit. (Nashar et al. (1996) PNAS 93: 226), which discloses that binding to the receptor is an immunogen. It is important for gender. LT carrying mutant A subunit It has also been shown that non-toxic derivatives of (Eg, Magagnoli et al. (1996) 64: 5434), which is immune to ADP ribosylation activity. Suggests that it is not essential for its origin. A great deal of data is available on adjuvanticlty But many questions also remain unanswered. In some studies, LT-B And CT-B have been suggested to have adjuvant activity, but The conclusions concluded are compromised by the inclusion of active toxins (Wilson et al. (1993) Vaccine 11 : 113). Studies using recombinant LT-B and CT-B have shown that these It has been suggested that they behave as bunts (eg, Douce et al. (1997), Infect . Immun. 65: 2821). An assay to define the role of ADP-ribosylation activity in LT adjuvant activity Have produced conflicting results. Lycke et al. (Eur J Immunol (1992) 22: 2277 ) Describes a non-toxic LT derivative (LT-E112K). KL by oral route to mice When administered with H, it lost the adjuvant properties of wild-type LT. Soy sauce It has been suggested that adjuvant activity is associated with ADP-ribosylation activity. You. However, LT derivatives such as LT-K7 and LT-K63 (eg, Douce et al. (1997) Supra; Douce et al. (1996) PNAS 92; 1644; DiTommaso et al. (1996) Infect. Immun. 64: 974 ) (Lacking toxicity both in vitro and in vivo) Can elicit antibody responses to co-administered antigens in isolated mice Have been. LT-K63 was immunized intranasally with the synthetic peptide, followed by hydatid larvae (me asle) has been shown to induce specific CTL responses (Partidos et al. (1996) Immunol 89 : 483) and LT-K63 responds to H.pylori after intragastric immunization with H.pylori antigen Strongly amplify defenses. However, the anti-drugs induced by these non-toxic LT mutants Body titers were lower than the antibody titers obtained with the wild-type toxin, and two mucosal immunizations were performed. Detected only after epidemics (Douce et al. (1997), supra). It is an object of the present invention to provide a method for LT that may be appropriate for use in humans. Retain as far as possible the immunogenic and immunogenic properties, detoxified LT It is to provide a form of.Summary of the Invention According to a first aspect of the invention, E. coli heat labile toxin subunit A (LT-A) Immunogenic detoxification proteins containing amino acid sequences or fragments thereof In the proteins provided herein, the above sequences or fragments At least the amino acid Ala-72 is mutated. As used herein, the term "detoxified" refers to when a toxoid is a wild-type toxin. Means reduced toxicity as compared to. Toxicity, mouse cells, CHO cells In the vesicles, by assessing morphological changes induced in Y1 cells, or preferably Can be measured by the rabbit ileal loop assay. For example, measured in Y1 cells `` Detoxified '' means that the toxoid is 10,000 times greater than the wild-type toxin Means a reduction in toxicity of more than Tan used in an effective immunogenic composition without causing significant side effects For proteins, any residual toxicity should be sufficiently low. Within the scope of the present invention Certain variants may possess non-toxic activity. As used herein, the term "residual toxicity" refers to a detoxified immunogenic protein. Can retain measurable toxicity. More specifically, the subject Immunogenicity and / or adjuvant while maintaining low enough toxicity to withstand Toxicity in the benefit / side trade-off to maximize bunt activity Levels can be optimized. Therefore, these proteins have significantly lower toxicity than the wild-type protein. It has been detoxified in the sense that it has Sex can be preserved. The mutation causes a reduction in toxicity, which causes toxoid Suitable for use on Most preferably, the toxicity of the toxoid is relative to a naturally occurring control. 10,0, as measured by assessing morphological changes induced in Y1 cells Rabbit ileal route performed more than 00 times or as described herein Decrease by more than 10-fold as measured by preassay. As used herein, the term “toxoid” refers to a detoxified mutant toxin protein. Quality. As used herein, reference to LT refers to various naturally occurring strain variants, as well as Do not significantly alter the characteristics of the subunits or the assembled holotoxin. And other mutations, including mutations. These mutations are, for example, It may be a conservative amino acid change that does not affect Brie construction. References to LT-A also encompass fragments of LT-A, except that LT-A's flag Includes Ala-72 in the statement. Most importantly, the toxoid is immune to the toxins from which it was derived. Must remain epidemiologically cross-reactive. The immunogenic protein can be the LT subunit A toxoid, but is preferably Is an assembled holot containing LT-A toxoid and five LT-B subunits Holotoxoids, which themselves can be wild-type or Can be different. LT-A derivatives (eg, fragments) or LT-A proteins from different E. coli strains In quality, the amino acid residues to be mutated are determined by Domenighini et al. (Molec. Microbio l. (1995) 15: 1165-1167), corresponding to Ala-72 as defined for LT-A. Amino acid residues. Ala-72 is the second α-helix of LT-A It is located in the third turn and faces the NAD binding site. The mutation in Ala-72 can be a substitution, insertion, or deletion. Preferably different This is a substitution with an amino acid. The most preferred mutation is the substitution of Ala-72 for arginine. Yes, and its standard nomenclature is A72R. The A72R variant retains residual toxicity, while other variants within the scope of the invention (Eg, a variant or chemical having one or more mutations at other sites) Toxoid which is further detoxified by tactical means). Specific or individual amino acids (Ala-72 or May be a naturally occurring amino acid, or may be a modified amino acid. It can be an altered amino acid or a synthetic amino acid. However, the mutant must be Retains required immunogenic and detoxifying properties. While retaining the steric effects of the substituted amino acids as much as possible, Substitutions that alter amphotericity and / or hydrophilicity are generally preferred. No. The toxoids of the present invention can be chemically synthesized using conventional peptide synthesis techniques. However, it is preferably produced by recombinant DNA means. Preferably, the toxoid is obtained in a substantially pure form. According to a second aspect of the present invention, the immunogenic detoxified protein of the first aspect of the present invention. An immunogenic composition comprising a quality and a pharmaceutically acceptable carrier is provided. this The immunogenic composition can be a vaccine against the enterotoxin-producing strain of E. coli itself, Thus, an adjuvant may be further included as needed. In addition to the typical properties of mutants lacking enzymatic activity, mutant proteins Also shows adjuvant activity. Further, the immunogenic composition may be capable of eliciting an immunological response against another disease. May further be included. In such alternative compositions, the immunogenicity of the invention Can act as a mucosal adjuvant. According to a third aspect of the present invention, the toxoid of the first aspect is used as an adjuvant. Use is provided. According to a fourth aspect of the present invention, the immunogenic detoxified according to the first aspect of the present invention is provided. Administering an immunologically effective amount of the selected protein to an E. coli enterotoxin-producing strain. To vaccinate a mammal. If necessary, exclusion of the present invention The immunogenic detoxified protein is separated from the immunogenic detoxified protein of the present invention in a continuous manner. Adjuvant for a second immunogenic protein administered simultaneously or simultaneously Can act as According to a fifth aspect of the present invention, an immunogenic detoxified tandem according to the first aspect of the present invention. A DNA sequence encoding a protein is provided. Preferably, the DNA sequence is a DNA that has been detoxified in a polycistronic unit. Encode both subunit A and subunit B. Alternatively, this DNA Only poisoned subunit A can be encoded. According to a sixth aspect of the present invention, a vector comprising a DNA sequence according to the fifth aspect of the present invention. Is provided. According to a seventh aspect of the present invention, the vector is formed using the vector according to the sixth aspect of the present invention. A transformed host cell is provided. This host cell is suitably adapted to produce the desired immunogenic detoxified protein. Any transfected host capable of expressing the DNA sequence according to the fifth aspect. But is preferably a bacterium, most preferably E. coli. In a further embodiment for the seventh aspect of the present invention, the host cell is a host cell as such. Protective species (eg, lacking wild-type LT and immunizing according to the first aspect of the invention) original E. coli strain mutated to a phenotype that expresses a sex detoxification protein. According to an eighth aspect of the present invention, a host cell according to the seventh aspect of the present invention is cultured. Producing an immunogenic detoxified protein according to the first aspect of the present invention comprising the steps of: Process is provided. According to a ninth aspect of the present invention, a DNA encoding wild-type LT-A or a flag thereof Subjecting the fragment to a site-directed mutagenesis according to a fifth aspect of the present invention. A process is provided for producing A. According to a tenth aspect of the present invention, an immunogenic detoxifying tank according to the first aspect of the present invention. The protein is combined with a pharmaceutically acceptable carrier and, if necessary, an adjuvant. A process for the formulation of an immunogenic composition according to the second aspect, comprising the step of associating Seth is provided. According to an eleventh aspect of the present invention, the subject is provided with the immunogen according to the second aspect. Administering to the subject an immunologically effective dose of the sexual composition. Methods for prevention or treatment are provided.Industrial applicability The immunogenic detoxified protein of the present invention is useful for preventing infection by enterotoxin-producing strains of E. coli. It may constitute the active ingredient of a vaccine composition useful for prevention and treatment. Immunogenic detoxification The protein can also be used in a vaccine composition as a mucosal adjuvant. Obedience Thus, the composition is available for use in the pharmaceutical industry.Description of the drawings Figures 1-5 show wild-type LT, mutant LT-A72R (also shown as "LTR72"), 1 shows the biochemical and biological properties of mutant LTK63: FIG. x is the chromatography profile on the column, peak I is the holotoxin And peak II corresponds to EDTA in buffer; FIG. FIG. 3 is a western blot of an in vitro digestion experiment; FIG. 4 shows the results of ADP-ribosylation in E. coli; and FIGS. 2 shows the results of toxicity experiments in vivo and in vivo. FIG. 6 shows the serum anti-OVA antibody response after three intranasal immunizations (indicated by arrows). . FIG. 7 shows the IgG subclasses after these three immunizations. FIG. 8 shows the results after these three immunizations. Shows IgA levels in serum samples (8A) and nasal washes (8B) of Values and standard deviations are indicated). FIG. 9 shows serum anti-LT Ig (9A) and IgA (9B) responses. FIG. 10 shows an OVA-driven proliferative response. Background values (OVA on culture ) Varied between 1000 cpm and 3000 cpm. FIG. 11 shows the intranasal immunization with wild-type LT, and mutant A72R, and mutant K63. Shows efficacy against systemic challenge. 11B pillars are average titers, points are individual forces Value. Sunspots indicate mice immunized with LTB and not protected against challenge. Shows the titer fromDETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS OF THE INVENTION The practice of the present invention will be, unless otherwise indicated, molecular biology, microbiology, recombinant DNA, And using conventional techniques of immunology, which are within the skill of the art. like this The technique is explained fully in the literature. For example, Sambrook et al., MOLECULAR CLON ING; A LABORATORY MANUAL, 2nd edition (1989); DNA CLONING, Volumes I and II (D.N G lover, 1985); OLIGONUCLEOTIDE SYNTHESIS (M.J.Gait, 1984); NUCLEIC ACID H YBRIDIZATION (B.D.Hames and S.J.Higgins eds. 1984); TRANSCRIPTION AND TRANSL ATION (B.D.Hames and S.J.Higgins eds. 1984); ANIMAL CELL CULTURE (R.I.Freshne y 1986); IMMOBILIZED CELLS AND ENZYMES (IRL Press, 1986); B. Perbal, A PRAC TICAL GUIDE TO MOLECULAR CLONING (1984); series, METHODS IN ENZYMOLOGY ( Academic Press, Inc.); GENE TRANSFER VECTORS FOR MAMMALIAN CELLS (J.H.Mill er and M4.P. Calos ed. 1987, Cold Spring Harbor Laboratory), Methods in Enzy mology Volumes 154 and 155 (Wu and Grossman and Wu, respectively), Maye r and Walker (1987), IMMUNOCHEMICAL METHODS IN CELL AND MOLECULAR BIOLO GY (Academic Press, London), Scopes, (1987), PROTEIN PURIFICATION: PRINCIPLE S AND PRACTICE, 2nd edition (Springer-Verlag, N.Y.), and HANDBOOK OF EXPERIMEN TAL IMMUNOLOGY, Volume I-IV (ed by D.M.Weir and C.C.Blackwell 1986)See . Standard abbreviations for nucleotides and amino acids are used herein. All publications, patents and patent applications cited herein are incorporated by reference. Is done. In particular, the following amino acid abbreviations are used: Alanine A Ala Arginine R Arg Asparagine N Asn Aspartic acid D Asp Cysteine C Cys Glycine G Gly Glutamic acid E Glu Glutamine Q Gln Histidine H His Isoleucine I Ile Leucine L Leu Lysine K Lys Methionine M Met Phenylalanine F Phe Proline P Pro Serine S Ser Threonine T Thr Tryptophan W Trp Tyrosine Y Tyr Valin V Val As mentioned above, examples of immunogenic detoxifying proteins that can be used in the present invention are: Derived from the natural amino acid sequence of the protein, in addition to the mutation sites described in detail Includes polypeptides having a small number of amino acid changes. Rather than isolating and purifying proteins from natural sources, recombinant DNA A significant advantage of producing immunogenic detoxified proteins by technology is that equal amounts of protein Quality is lower than the starting material required to isolate proteins from natural sources Can be produced by using no starting material. Recombines protein Producing by technology also means that the protein is not normally present in the cell. In the absence of any such proteins. In fact, human tampa Protein compositions that are completely free of any traces of carbon contaminants are easily produced Can be done. Because only human proteins produced by recombinant non-human hosts Because it is a pending recombinant protein. Potential from natural sources Viral factors and viral components pathogenic to humans are also avoided. Also genetic Childly detoxified toxins are more toxic than more traditional chemically detoxified toxins Does not seem to return to form. Pharmaceutically acceptable carriers are antibodies that are themselves harmful to the individual receiving the composition Includes any carrier that does not induce the production of A good career is typically a large Kina, slowly metabolized macromolecules (eg, proteins, polysaccharides, polylactic acid, Polyglycolic acid, polymeric amino acids, amino acid copolymers, lipid aggregates (eg Oil droplets or liposomes) and inactive virus particles). Such a key Carriers are well known to those skilled in the art. In addition, these carriers provide immunostimulants ( Adjuvant). Preferred further adjuvants to enhance the efficacy of the immunogenic composition are Including, but not limited to: aluminum salts (alum) (eg, Aluminum hydroxide, aluminum phosphate, aluminum sulfate etc.), other specific Containing an immunostimulant (eg, muramyl peptide or bacterial cell wall component) Oil emulsion formulations (e.g., (1) MF59 (published international patents) Contain various amounts of MTP-PE (see below)), Microfluidizer (eg, Model 110Y microfluidizer) Formulated into submicron particles using Iser (Microfluidics, Newton, MA 02164) (2) SAF (10% squalene, 0.4% Tween 80, 5% pluronic block) Polymer L121 and thr-MDP (see below), Or microfluidized into an emulsion of less than Or vortexed to create a larger particle size emulsion Or (3) RIBITMAdjuvant System (RAS) (Ribli Im mu From lulipid A (MPL), trehalose dimycolate (TDM) and cell wall skeleton (CWS) One or more bacterial cell wall components (preferably MPL + CWS (DetoxTM) , Muramyl peptides (eg, N-acetyl-muramil-L-threonyl-D-isoglu Tamine (thr-MDP), N-acetyl-normuramyl-L-alanyl-D-iso-glutamine (no r-MDP), N-acetylmuramyl-L-alanyl-D-isoglutaminyl-L-alanine-2- (1 '-2'-Dipalmitoyl-sn-glycero-3-hydroxyphosphoryloxy) -ethylamido (MTP-PE)), and cytokines (eg, interleukin (IL-1, I L- 2), macrophage colony stimulating factor (M-CSF), tumor necrosis factor (TMF), etc.) Including). Additionally, saponin adjuvants (eg, StimulonTM(Cambridge Biosc ience, Worcester, MA)) or particles made therefrom (eg ISCOMS Stimulation complexes)) can be used. Plus Complete Freund's Adjuvant (CFA) And incomplete Freund's adjuvant (IFA) can be used. Alum and And MF59 are preferred. The immunogenic detoxifying protein of the present invention can be used to treat or treat the human or animal body. Adjuvant of a second antigen in an immunologically active composition for inoculation of Kuching Can be used as Immunogenic compositions (eg, antigens, pharmaceutically acceptable carriers and adjuvants) G) is typically a diluent (eg, water, saline, glycerol, ethanol) Etc.). In addition, auxiliary substances (eg wetting or emulsifying agents, pH buffered substances) Quality) can be present in such vehicles. Typically, the immunogenic composition will be injectable, either as a liquid solution or a suspension. Solid solution suitable for solution or suspension in liquid vehicles before injection. Body forms can also be prepared. The preparation can also be emulsified or pharmaceutically acceptable. Liposo for enhanced adjuvant effects as described above under possible carriers Can be encapsulated. An immunogenic composition used as a vaccine comprises an immunologically effective amount of an antigenic poly Includes the peptide, as well as any other components described above, as needed. "Immunologically An `` effective amount '' is the amount of that amount administered to the individual, either in a single dose or as part of a series. It means that the administration is effective for treatment or prevention. This amount depends on the individual being treated. Health and physical condition, taxonomic groups of individuals to be treated (eg, non-human Primates, primates, etc.), the ability of the individual's immune system to synthesize antibodies, the degree of protection desired, Depends on vaccine prescribing, assisting physician in treating medical situation, and other relevant factors Change. This amount should be in a relatively wide range that can be determined by routine testing. Is expected. The immunogenic composition can be administered parenterally (eg, either subcutaneously or intramuscularly). Conventionally administered). Further formulations suitable for other modes of administration are Including oral and pulmonary formulations, suppositories and transdermal applications. Dosing treatment is a single dose schedule Schedule or multi-dose schedule. Vaccines are used with other immunomodulators They can be administered together. As used herein, the term “recombinant polynucleotide” refers to a genomic, cDNA, semi- Synthetic, or polynucleotides of synthetic origin, are intended to By operation, (1) binding to all or a part of the polynucleotide that naturally binds Or (2) link to a polynucleotide other than the polynucleotide linked naturally. Or (3) not naturally occurring. As used herein, the term "polynucleotide" refers to a ribonucleotide or A polymeric form of nucleotides of any length, of any of the deoxynucleotides Say. This term refers only to the primary structure of the molecule. Thus, the term double-stranded And single-stranded DNA and RNA. A known type of modification (eg, known in the art Labeling, methylation, “caps”, one or more naturally occurring nucleotides and Substitution with logs, internucleotide modifications (eg, uncharged linkages (eg, methylphos Phonates, phosphotriesters, phosphoramidates, carbamates, etc.) and Has a charged linkage (eg, phosphorothioate, phosphorodithioate, etc.) ), Pendant moieties (eg, proteins (eg, nucleases, toxins, Antibody, signal peptide, poly-L-lysine, etc.) Those having a calator (eg, acridine, psoralen, etc.), chelators Containing (eg, metals, radioactive metals, boron, metal oxides, etc.), alkylation Agents, those having modified linkages (eg, alpha anomeric nucleic acids, etc.) ), As well as unmodified forms of polynucleotides). "Replicons" function as autonomous units of polynucleotide replication in cells Any genetic element (eg, plasmid, chromosome, virus, cosmid, etc.) That is, it can replicate under its own control. This may include a selectable marker. A "vector" causes the replication and / or expression of the attached segment. A replicon to which another polynucleotide segment is attached. "Control sequences" are necessary to effect expression of the coding sequence to which they are linked. Refers to a polynucleotide sequence. The nature of such control sequences depends on the host organism. In prokaryotes, such control sequences are commonly associated with a promoter. , A ribosome binding site, and a transcription termination sequence; common in eukaryotes In addition, such control sequences include promoters and transcription termination sequences. The term " `` Sequence '' is intended to include, at a minimum, all components whose presence is necessary for expression. And additional components whose presence is advantageous, such as leader sequences and Fusion partner sequence). "Operably linked" means that the components so described are those components Juxtaposition in a relationship that allows it to function in its intended manner. Code array A control sequence "operably linked" to a control sequence is one in which the expression of the coding sequence matches the control sequence. In such a way as to be achieved under optimized conditions. An “open reading frame” (ORF) is a polypeptide encoding a polypeptide. Region of a nucleotide sequence; this region may be part or all of the coding sequence. The coding sequence can be shown. A “coding sequence” is usually mediated by mRNA when placed under the control of appropriate regulatory sequences. A polynucleotide sequence that is translated into a polypeptide. The boundaries of the code array are , The translation start codon at the 5 'end and the translation stop codon at the 3' end. Ko Sequence can include, but is not limited to, cDNA and recombinant polynucleotide sequences. Not determined. "PCR" is described in Saiki et al., Nature 324: 163 (1986); and Scharf et al., Science (1986). 233: 1076-1078; and U.S. 4,683,195; and U.S. 4,683,202 Polymerase chain reaction technology. As used herein, x is y if x is not naturally associated with y in the same manner. Is "heterologous" with respect to; that is, x is not naturally associated with y, or x is Does not combine with y in the same manner as found in nature. "Homology" refers to the degree of similarity between x and y. Distribution derived from one form The correspondence between a sequence and another sequence can be determined by techniques known in the art. For example, They can be determined by direct comparison of polynucleotide sequence information. Or Homology depends on conditions for forming a stable duplex between homologous regions (eg, S1Use before digestion Hybridization under the conditions used), followed by 1 Digestion with strand-specific nuclease (s), followed by digestion fragmentation Can be determined by determining the size of the The term "polypeptide" as used herein refers to a polymer of amino acids, And no specific length of the product; therefore, peptides, oligopeptides and proteins Protein is included within the definition of polypeptide. The term also refers to a polypeptide References to post-expression modifications (eg, glycosylation, acetylation, phosphorylation, etc.) are also excluded. Do not remove. For example, one or more amino acid analogs (eg, unnatural amino acids , Polypeptides having a substituted bond, and Other modifications known in the art, both naturally occurring and non-naturally occurring. Is included in the definition. A polypeptide or amino acid sequence “derived from” the indicated nucleic acid sequence The amino acid sequence of the polypeptide encoded by the sequence or a portion thereof (where the portion is At least 3-5 amino acids, more preferably at least 8-10 amino acids, more preferably More preferably consists of at least 11-15 amino acids) Has or is immunologically identical to the polypeptide encoded by this sequence , Polypeptide. This terminology also refers to the number of expressed points from the indicated nucleic acid sequence. Including repeptides. Proteins can be monoclonal or polyclonal, specific for the protein It can be used to generate any antibody. To generate these antibodies Methods are known in the art. "Recombinant host cells", "host cells", "cells", "cell cultures", and other Such terms include, for example, the recipient of a recombinant vector or other transfer DNA. Microorganisms, insect cells, and mammals that can be or are used as Animal cells are shown and include the progeny of the first cell transformed. Single parent cell Offspring may be in form or due to natural, accidental or deliberate mutations Not necessarily completely identical to the first parent in the genome or in the total DNA complement It is understood that it is good. An example of a mammalian host cell is the Chinese hamster ovary (CHO) cells and monkey kidney (COS) cells. Specifically, a "cell line" as used herein is continuous or extended in vitro. Refers to a population of cells that can proliferate and divide. Often, cell lines are single A clonal population derived from progenitor cells. In addition, spontaneous or induced changes Are likely to occur in the karyotype during storage or transfer of such clonal populations. Is known in the art. Thus, cells derived from the mentioned cell lines are It may not be exactly the same as the cell or culture, and the cell line referred to And the like. The term "cell line" also includes immortalized cells. Preferably , The cell line may be a hybrid to a non-hybrid cell line or to only two cell types Includes As used herein, the term "microorganism" refers to prokaryotic and eukaryotic microbial species. (Eg, bacteria and fungi), the latter including yeasts and filamentous fungi. As used herein, “transformation” refers to the method used for insertion (eg, , Direct uptake, transduction, F-junction or electroporation) And the insertion of an exogenous polynucleotide into a host cell. Exogenous polynucleotide Can be maintained as a non-integrated vector (eg, a plasmid), or Alternatively, it can be integrated into the host genome. "Genome" is a DN derived from a restriction fragment cloned into a vector. A collection or library of A molecules. This is all of the genetic material of an organism Or a portion. "CDNA" means a complementary DNA sequence that hybridizes to the complementary strand of DNA. "Purified" and "isolated" refer to polypeptide or nucleotide sequences. When referring to a column, the indicated molecule is substantially free of other biological macromolecules of the same type. Means to be present. As used herein, the term "purified" Preferably at least 75% by weight of the same type of biological macromolecule present, more preferably Preferably at least 85% by weight, even more preferably at least 95% by weight, most Preferably means at least 98% by weight (but water, buffer, and other low (Especially those having a molecular weight of less than 1000). Once the appropriate coding sequence has been isolated, a variety of different expression systems; Expression systems used with biological cells, baculoviruses, bacteria and yeast Can be expressed. i. Mammalian system Mammalian expression systems are known in the art. Mammalian promoters MRNA that binds to a coding sequence (eg, a structural gene) Any DNA sequence capable of initiating downstream (3 ') transcription to Promoter initiates transcription Region, which is usually placed proximal to the 5 'end of the coding sequence, and Are usually located 25-30 base pairs (bp) upstream of the transcription start site. TATA box is It may lead RNA polymerase II to initiate RNA synthesis at the correct site. Mammalian promoters are also usually located within 100-200 bp upstream of the TATA box , Upstream promoter elements. The upstream promoter element is responsible for transcription Determine the speed to be initiated and can work in either direction (Sambrook et al. (198 9) "Cloning gene expression in mammalian cells"Molecular Cloning: A La boratory Manual. 2nd edition ). Mammalian viral genes are often highly expressed and have a broad host range. Thus, sequences encoding mammalian viral genes are particularly useful promoters. Provide the data sequence. SV40 early promoter, mouse mammary tumor virus LTR promoter Motor, adenovirus major late promoter (AdMLP), and herpes simplex A viral promoter is an example. In addition, due to non-viral genes The resulting sequence (eg, the mouse metallothionein gene) is also a useful promoter. Provide a sequencer. Expression is determined by the promoter being glucosided in hormone-responsive cells. Constitutive or regulatory (inducible), depending on what can be induced with corticoids It can be either. An enhancer element (D Enhancer) usually increases expression levels. Enhancers are of the same type Or a regulatory DN capable of stimulating transcription up to 1000-fold when linked to a heterologous promoter A sequence, synthesis begins at the normal RNA start site. Enhancers also But more than 1000 in normal or flipped orientation or from promoter May be located either upstream or downstream of the transcription start site, at either nucleotide distance. Active (Maniatis et al. (1987)Science 236: 1237; Alberts et al. (1989)Molecular Bi ology of the Cell , 2nd edition). Enhancer elements derived from viruses are: They can be particularly useful because they have a broader host range than usual. SV40 early remains Denko Enhancer (Dijkema et al. (1985)EMBO J.4: 761) and Rous sarcoma virus Long terminal repeat (LTR) (Gorman et al. (1982b)Proc.Natl.Acad.Sci.79: 6777) and hi Tocytomegalovirus (Boshart et al. (1985)Cell 41: 521) / Promoter is an example. In addition, some enhancers are regulated Possible, and the presence of inducers (eg, hormones or metal ions) Active only in the presence (Sassone-Corsi and Borelli (1986)Trends Genet.2: 215 (Maniatis et al. (1987) Science 236: 1237). DNA molecules can be expressed intracellularly in mammalian cells. Promoter arrangement The rows can be directly linked to the DNA molecules. In this case, the first N-terminal of the recombinant protein The amino acid is always methionine, encoded by the ATG start codon. As desired If present, the N-terminus is tamper proof by in vitro incubation with cyanogen bromide. Can be cut from the substrate. Alternatively, the foreign protein may also be a component of the foreign protein in mammalian cells. A key encoding a fusion protein consisting of a leader sequence fragment By making a mela DNA molecule, it can be secreted from the cells into the growth medium. Preferred Alternatively, leader fragments that can be cleaved either in vivo or in vitro There is a processing site encoded between the gene and the foreign gene. Leader sequence Fragments are usually hydrophobic amino acids that direct the secretion of proteins from cells. Encodes a signal peptide consisting of an acid. Three parts of adenovirus Is a leader sequence that provides for the secretion of foreign proteins in mammalian cells. It is an example. Usually, transcription termination and polyadenylation sequences recognized by mammalian cells are: A regulatory region located 3 'to the translation stop codon, and Along with the element, adjacent to the coding sequence. 3 'end of mature mRNA is site-specific transcription Formed by post-cleavage and polyadenylation (Birnstiel et al. (1985)Cell 41: 349 Proudfoot and Whitelaw (1988) "Termination of eukaryotic RNA and 3'-terminal processing. Gu "Transcription and splicing(Edited by B.D.Hames and D.M.Glover); Proudfoot (1989)Trends Biochem.Sci.14: 105). These sequences are encoded by DNA Directs the transcription of an mRNA that can be translated into a polypeptide. Transcription terminator / poly Examples of adenylation signals include those derived from SV40 (Sambrook et al. (1989) Culture Expression Of Cloned Genes In Mammalian Cells "Molecular Cloning: A Laboratory Manual ). Some genes can be found in the presence of introns (also called intervening sequences) It can be expressed more efficiently. However, some cDNAs Vector (also called splice donor and acceptor sites) (Eg, Gothing and Sambrook (1981)Nature 293: 620). Introns are splice donor and acceptor sites And intervening non-coding sequences within the coding sequence. They are the primary transcript poly After adenylation, they are removed by a process called "splicing" (Nevi ns (1983)Annu.Rev.Biochem.52: 441; Green (1986)Annu.Rev.Genet.20: 671; Padget t et al. (1986)Annu.Rev.Biochem.551119; Krainer and Maniatis (1988) RNA Sp Ricing "Transcription and splicing(Edited by B.D.Hames and D.M.Glover)). Usually contains a promoter, polyadenylation signal, and transcription termination sequence. The components described are assembled into an expression construct. Enhancer, functional splice Introns with donor and acceptor sites and leader sequences are also included. It can also be included in the expression construct if desired. Expression constructs are often (Eg, stable maintenance in the host (eg, mammalian cells or bacteria) In extrachromosomal elements (eg, plasmids). Mammalian replication system Include those derived from animal viruses, which are trans-acting factors Need. For example, papovavirus (for example, SV40 (Gluzmnan (1981)Cell 23 : 175) or a plasmid containing the polyoma virus) replication system Replicate to extremely high copy numbers in the presence of T antigen. Mammalian replicons Examples include bovine papillomavirus and Epstein-Barr virus Including those that do. In addition, a replicon may have two replication systems, thus For example, in mammalian cells for expression and for cloning and amplification. To be maintained in a prokaryotic host. Such mammals - An example of a bacterial shuttle vector is pMT2 (Kaufman et al. (1989)Mol.Cell.Biol.9: 946) and And pHEBO (Shimizu et al. (1986)Mol.Cell.Biol.6: 1074). The transformation procedure used depends on the host to be transformed. Heterogeneous polynucleated Methods for the introduction of otide into mammalian cells are known in the art, and Kistran-mediated transfection, calcium phosphate precipitation, polybrene-mediated Transfection, protoplast fusion, electroporation, liposomes Encapsulating the polynucleotide (s) in the genome and nucleating the DNA Including direct microinjection. Mammalian cell lines that can be used as hosts for expression are known in the art, And many immortalized cells available from the American Type Culture Collection (ATCC) Cell lines (Chinese hamster ovary (CHO) cells, HeLa cells, baby hamster kidney Monkey (BHK) cells, monkey kidney cells (COS), human hepatocellular carcinoma cells (e.g., Hep G2), And a number of other cell lines. ii. Baculovirus system The polynucleotide encoding the protein can also be included in a suitable insect expression vector. It can be inserted and operably linked to control elements in the vector. Vector constructs use techniques known in the art. Generally, components of an expression system include a transfer vector (usually a bacterial plasmid), This is a fragment of the baculovirus genome and the expressed heterologous gene (single Or more) of convenient restriction sites for insertion; Wild-type baculovirus having a sequence homologous to a urovirus-specific fragment (This allows for homologous recombination of the heterologous gene into the baculovirus genome) And suitable insect host cells and growth media. After inserting the DNA sequence encoding the protein into the transfer vector, the vector and And wild-type viral genomes are And transfected into an insect host cell. Packaged recombinant ui Ruth is expressed and recombinant plaques are identified and purified. Baculoi Materials and methods for the Rus / insect cell expression system are described, inter alia, in Invitrogen, San Diego C It is commercially available in kit form from A ("MaxBac" kit). These technologies are common Are well known to those skilled in the art, and are described in Summer and Smith,Texas Agricultural Exper iment Station Bulletin No.1555 (1987) ("Summer and Smith" below) Will be fully described. Before inserting the DNA sequence encoding the protein into the baculovirus genome, Promoter, leader (if desired), coding sequence of interest, and transcription termination The above-described components, including the sequence, are usually used in intermediate transplacement constructs (translocation ). This construct is a single gene and operably linked Adjusting elements; each operably linked adjusting elements of its own set Multiple genes with the same set of genes; or multiple genes regulated by the same set of regulatory elements. It may contain several genes. Intermediate transposition constructs are often replicon (eg, Extrachromosomal elements that can be stably maintained in the host (eg, bacteria) Mid)). Replicons have a replication system, which is To be maintained in a suitable host for cleaning and amplification. Currently, the most commonly used transfer vectors for introducing foreign genes into AcNPV The target is pAc373. Many other vectors known to those of skill in the art have also been designed I have. These include, for example, changing the polyhedrin start codon from pVL985 (ATG to ATT) And introduces a BamHI cloning site 32 base pairs downstream from the ATT; Luckow and And Summers,Virology(1989)17: 31). Plasmids also usually contain polyhedrons for selection and propagation in E. coli. Phosphorpolyadenylation signal (Miller et al. (1988)Ann.Rev.Microbiol.,42: 177)) and And prokaryotic ampicillin resistance (amp) Gene and origin of replication. Baculovirus transfer vectors usually contain a baculovirus promoter. No. The baculovirus promoter binds to the baculovirus RNA polymerase. And downstream (5 'to 3') transcription of a coding sequence (eg, a structural gene) into mRNA Is any DNA sequence that can initiate The promoter is usually at the 5 'end of the coding sequence. It has a transcription initiation region located adjacent to the edge. This transcription initiation region is usually It contains a polymerase binding site and a transcription initiation site. Baculovirus transfer vector Can also have a second domain called an enhancer, which, if present, , Usually distal to the structural gene. Expression is either regulated or constitutive Can be Structural genes that are abundantly transcribed later in the viral infection cycle are particularly useful Provide a motor sequence. Genetics encoding the viral polyhedrin protein Examples include sequences derived from offspring (Friesen et al. (1986) Baculovirus Regulation of gene expression "The Molecular Biology of Baculoviruses(Walter Doerfler Ed.); EPO Publication Nos. 127 839 and 155 476; and the gene encoding th e p10 protein, Vlak et al. (1988),J.Gen.Virol.69: 765). The DNA encoding the appropriate signal sequence may be a secreted insect or baculo The gene for the lus protein (for example, the baculovirus polyhedrin gene (Carbo nell et al. (1988)Gene,73: 409)). Alternatively, mammalian cell post-translational modification (Eg, signal peptide cleavage, proteolytic cleavage, and phosphorylation) Signals are likely to be recognized by insect cells, and secretion and nuclear accumulation Signals required for invertebrate cells are also conserved between invertebrate and vertebrate cells. It is believed that leaders of non-insect origin (eg, human α-interfero (Maeda et al. (1985),Nature 315: 592); Human gastrin-related peptide, Lebacq-Ve rheyden et al. (1988),Molec.Cell.Biol.8: 3129; Human IL-2, Smith et al. (1985)Proc.Nat ' l.Acad.Sci.USA ,82: 8404; mouse IL-3, (Miyajima et al. (1987)Gene 58: 273); And human glucocerebrosidase, Martin et al. (1988)DNA,7: 99 to the gene encoding Origin) can also be used to provide secretion in insects. The recombinant polypeptide or polyprotein can be expressed intracellularly, or When expressed using a suitable regulatory sequence, it may be secreted. Non-fused foreign protein Good intracellular expression usually requires an appropriate translation initiation signal preceding the ATG initiation signal. Requires a heterologous gene that ideally has a short leader sequence containing Desired N-terminal methionine can be used for in vitro incubation with cyanogen bromide. It can be cleaved from a more mature protein. Alternatively, a recombinant polyprotein or protein that is not naturally secreted is Consists of a leader sequence fragment that provides for secretion of foreign proteins in insects By producing chimeric DNA molecules encoding the fusion protein, insect cells can be Can be secreted. Leader sequence fragments are usually associated with the endoplasmic reticulum Encodes a signal peptide consisting of hydrophobic amino acids that directs transposition. Insertion of a DNA sequence and / or gene encoding a precursor of an expression product of a protein After transfection, the insect cell host is transferred to the transfer vector, usually by co-transfection. Co-transformed with heterologous DNA and genomic DNA of wild-type baculovirus. Construction Promoters and transcription termination sequences are usually 2 to 2 of the baculovirus genome. Contains a 5 kb fragment. Heterologous DNA at desired site in baculovirus virus Methods for introduction are known in the art. (Summers and Smith supra; Ju (1987); Smith et al.,Mol.Cell.Biol.(1983)Three: 2156; and Luckow and Summe rs (1989)). For example, the insertion is polyhedral by homologous double crossover recombination. The insertion can also be into a gene such as the phosphorus gene; It may be to a genetically engineered restriction enzyme site. Miller et al. (1989),Bioassays Four: 9l . The DNA sequence is a clonin instead of a polyhedrin gene in the expression vector. When flanked, it is flanked both 5 'and 3' by a polyhedrin-specific sequence, And placed downstream of the polyhedrin promoter. The newly formed baculovirus expression vector is subsequently transfected with an infectious recombinant baculovirus. Packaged with culovirus. Homologous recombination is infrequent (about 1% to about 5%) Occur; therefore, the majority of the virus produced after co-transfection , Still a wild-type virus. Thus, methods for identifying recombinant viruses is necessary. Advantages of this expression system allow recombinant viruses to be distinguished Visual screening. Polyhedrin protein (this is a natural virus Is much higher in the nucleus of infected cells later in viral infection. Generated by bell. The accumulated polyhedrin protein is also used for embedded particles. Form an occlusion body. These obstructions (size 1 A bright luster that is highly refracted (up to 5 μm) and they are easily visualized under a light microscope Make it look like Cells infected with the recombinant virus lack occluders. Recombination Transfection supernatant was used to distinguish the virus from wild-type virus. Plaques are formed on insect cell monolayers by techniques known to those skilled in the art. sand That is, plaques are present in the presence (indicating wild-type virus) or absence (recombinant e (Indicating virus) under a light microscope. "Current Pr otocols in Microbiology, Vol. 2 (ed. by Ausubel et al.) 16.8 (Supplement 10, 1990); Summers And Smith, supra; Miller et al. (1989). Recombinant baculovirus expression vectors can be used to infect some insect cells Developed in For example, recombinant baculoviruses include, among others:Aedes aeqypti ,Autographa californica,Bombyx mori,Drosophila melanogaster,Spodopte ra fruqiperda ,andTrichoplusia ni(PCT publication number W O89 / 046699; Carbonell et al. (1985)J.Virol.56: 153; Wright (1986)Nature 321: 718; Smith et al. (1983)Mol.Cell.Biol.3: 2156; and, generally, Fraser et al. (1989).In Vitr o Cell.Dev.Biol .twenty five: 225). Cells and cell culture media are used for heterologous polypep in baculovirus / expression systems. Commercially available for both direct and fusion expression of tides; cell culture techniques Is generally known to those skilled in the art. See, for example, Summers and Smith (supra). thing. The modified insect cells can then be grown in a suitable nutrient medium, and The nutrient medium is a stable medium for the plasmid (s) present in the modified insect host. Enable maintenance. If the expression product gene is under induction control, the host will grow at high density. Can be propagated and expression can be induced. Alternatively, if expression is constitutive, The product is continuously expressed in the medium, and the product is removed for purpose and depleted The nutrient medium must be continuously circulated while increasing nutrients. The product is Chromatography (eg, HPLC, affinity chromatography, ion Exchange chromatography, etc.); electrophoresis; density gradient centrifugation; It can be purified by such techniques. As appropriate, the product is Qualitatively any insect protein (also secreted into the medium or isolated from insect cells To remove host debris (eg, proteins, lipids, Further purified to provide a product at least substantially free of Can be done. To obtain protein expression, recombinant host cells derived from the transformants are Incubated under conditions that allow expression of the protein-encoding sequence. You. These conditions will vary depending on the host cell chosen. But this article The condition can be easily ascertained by a person skilled in the art based on what is known in the art. iii. Bacterial system Bacterial expression techniques are known in the art. The bacterial promoter is a bacterial RNA polymer. Ligase and downstream of the coding sequence (eg, structural gene) to mRNA (3 '' ) Any DNA sequence that can initiate transcription. A promoter is usually It has a transcription initiation region located adjacent to the 5 'end. This transcription start region is usually Includes RNA polymerase binding site and transcription start site. Bacterial promoters also May have a second domain called the operator, which is in close proximity to the RNA It may overlap with the lase binding site, where RNA synthesis begins. The operator is left The gene repressor protein can bind to the operator, thereby causing specific genetic Inhibits offspring transcription, thus allowing for negatively regulated (inducible) transcription. Constructive Expression can occur in the absence of a negative regulatory element (eg, operator) . In addition, positive regulation is based on the gene activator protein binding sequence (which If present, usually (5 ′) adjacent to the RNA polymerase binding sequence). You. Examples of gene activator proteins are catabolite activator proteins Protein (CAP), which converts the lac operon in Escherichia coli (E. coli). Helping to start the photo (Raibaud et al. (1984)Annu.Rev.Genet.18: 173). Therefore, the key Nodal expression can be either positive or negative, thereby enhancing or reducing transcription. Either reduce it. Sequences encoding metabolic pathway enzymes provide particularly useful promoter sequences. Sugar metabolizing enzymes (eg, galactose, lactose (lac(Chang et al. (1977)Nature 19 8 : 1056), and maltose). You. Further examples include promoter sequences derived from biosynthetic enzymes (eg, tryptotype). fan(trp(Goeddel et al. (1980) Nucl. Acids Res. 8: 4057; Yelverton et al. (1981) Nucl. Acids Res. 9: 731; U.S. Patent No. 4,738,921; EPO Publication Nos. 036776 and 121. 775))). g-Laotamase (bla) Promoter system (Weissmann (1981) -Feron Cloning and Other Mistakes "Interferon 3(I. Gresser)), Bacteriophage λPL (Shimatake et al. (1981)Nature 292: 128) and T5 (U.S. Patent No. 4,689,406). The promoter system also provides useful promoter sequences. In addition, non-naturally occurring synthetic promoters also function as bacterial promoters I do. For example, one bacterial promoter or bacteriophage promoter The transcriptional activation sequence of another bacterial promoter or bacteriophage promoter Operon sequence, which creates a synthetic hybrid promoter (US Pat. No. 4,551,433). For example,tacThe promoter istrppromoter andlacRegulated by repressorlacHive consisting of both operon sequences Lidtrp-lacPromoter (Amann et al. (1983)Gene twenty five: 167; de Boer et al. (1983 )Proc.Natl.Acad.Sci.80:twenty one). In addition, bacterial promoters are used to control bacterial RNA A naturally occurring non-bacterial source that has the ability to bind to and initiate transcription Promoter. Naturally occurring promoters of non-bacterial origin also Matched RNA poly to generate high expression levels of some genes in prokaryotes Can be paired with merase. Bacteriophage T7 RNA polymerase / promoter -System is an example of a paired promoter system (Studier et al. (1986)J.Mol.Biol.189 : 113; Tabor et al. (1985)Proc Natl.Acad.Sci.82: 1074). In addition, Hybrid Pro The motor also has a bacteriophage promoter andE.coliOperator area (EPO Publication No. 267 851). In addition to a functioning promoter sequence, an efficient ribosome binding site also Useful for expression of foreign genes in eukaryotes.E.coliIn, Riboso The site binding site is called the Shine-Dalgarno (SD) sequence, and includes the initiation codon (ATG) and And a nucleotide of sequence 3-9 located 3-11 nucleotides upstream of the start codon. Including Otides (Shine et al. (1975)Nature 254: 34). The SD array is the same as the SD arrayE.coli 16S r By promoting the binding of mRNA to ribosome by base pairing with RNA 3 'end Possible (steitz et al. (1979) "Nucleic acid and messenger RNA Otide Sequence "Biological Regulation and Development: Gene Expression(R.F.Go ldberger))). Weak ribosome binding sites for eukaryotic and prokaryotic genes (Sambrook et al. (1989) "Cloning in Escherichia coli"). Gene Expression "Molecular Cloning: A Laboratory Manual). DNA molecules can be expressed intracellularly. The promoter sequence is directly associated with the DNA molecule. Where the first amino acid at the N-terminus is always methionine, Is encoded by the ATG start codon. If desired, the N-terminal methionine can be By in vitro incubation with cyanogen bromide or by bacterial methionine N Incubation with terminal peptidases, either in vivo or in vitro (EPO Publication No. 219 237). Fusion proteins provide an alternative to direct expression. Usually endogenous bacteria The DNA sequence encoding the N-terminal portion of the protein or other stable protein is Fused to the 5 'end of the heterologous coding sequence. Upon expression, this construct is Noic acid sequence fusions are provided. For example, the bacteriophage lambda cell gene It is linked to the 5 'end of the gene and can be expressed in bacteria. The obtained fusion tag The protein is preferably one in which the processing enzyme (factor Xa) is derived from a foreign gene. Retain a site that cleaves bacteriophage proteins (Nagai et al. (1984)Natu re 309: 810). The fusion protein alsolacZ(Jia et al. (1987)Gene 60: 197),trpE(Al len et al. (1987) J. Biotechnol. 5:93; Makoff et al. (1989).J.Gen.Microbiol.135: 11) AndChey(EPO Publication No. 324 647). Two a The DNA sequence at the junction of the amino acid sequence may encode a cleavable site, Need not be coded. Another example is a ubiquitin fusion protein. This Such fusion proteins are preferably processing enzymes (eg, ubiquitin-specific). That cleaves ubiquitin from foreign proteins Made in the ubiquitin region that carries By this method, natural foreign protein Can be isolated (Miller et al. (1989)Bio / Technology 7: 698). Alternatively, the foreign protein also provides for secretion of the foreign protein in bacteria Encoding a fusion protein consisting of a signal peptide sequence fragment It can be secreted from cells by creating a DNA molecule (US Pat. No. 4,336,336). issue). Signal sequence fragments usually direct protein secretion from the cell A signal peptide consisting of hydrophobic amino acids. Protein is Growth medium (Gram-positive bacteria) or periplasmic space (located between the inner and outer membranes of cells) (Gram-negative bacteria). Preferably processing There is a site, which can be cleaved either in vivo or in vitro, It can be encoded between a null peptide fragment and a foreign gene. DNA encoding the appropriate signal sequence may be a secreted bacterial protein (eg, ,E.coliOuter membrane protein gene (ompA(Masui et al. (1983),Experimental Manipulati on of Gene Expression Ghrayeb et al. (1984)EMBO J.Three: 2437), andE.coliArca Rephosphatase signal sequence (phoA(Oka et al. (1985)Proc.Natl.Acad.Sci.82: 7212 )). As a further example, α-alpha from various Bacillus strains Using the signal sequence of the Millase gene,B.subtilisHeterologous protein derived from Can secrete quality (Palva et al. (1982)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 79: 5582; EPO Publication No. 24 4 042). Usually, the transcription termination sequence recognized by bacteria is located 3 'to the translation stop codon. Regulatory region, thus flanking the coding sequence with the promoter. This These sequences provide the transcription of an mRNA that can be translated into the polypeptide encoded by the DNA. To be oriented. Transcription termination sequences often have a stem-loop structure to help terminate transcription. It contains a DNA sequence of about 50 nucleotides that can be formed. Relics with strong promoters A gene (for example,E.coliIntrpGenes and other biosynthetic genes) An example is a transcription termination sequence. Usually, a promoter, signal sequence (if desired), coding sequence of interest, and The above components, including the transcription termination sequence, are co-located in the expression construct. Expression construct Is often maintained stable in replicons (eg, hosts (eg, bacteria)) Is maintained in a possible extrachromosomal element (eg, a plasmid). Replico Clones have a replication system, which means that whether they are expressed or cloned and amplified This allows it to be maintained in a prokaryotic host. In addition, Replico The plasmid can be either a high copy number or a low copy number plasmid. High copy Plasmids generally have a copy number in the range of about 5 to about 200, usually about 10 to about 150. Having. Hosts containing high copy number plasmids are preferably at least about 10, and More preferably, it contains at least about 20 plasmids. High or low copy number Any of the above vectors may affect the effect of the vector and foreign protein on the host. Depending on it can be chosen. Alternatively, the expression construct can be integrated into the bacterial genome using an integrating vector. . An integrating vector is usually associated with a bacterial chromosome that allows the vector to integrate. At least one identical sequence. Integration is based on homologous DNA in the vector and bacteria It is clear that it results from recombination with the chromosome. For example, various Bacillus An integration vector constructed with DNA from the strain integrates into the Bacillus chromosome (EPO Publication No. 127 328). The integration vector may also be a bacteriophage or trans It may consist of a poson sequence. Usually, extrachromosomal and integrated expression constructs are used to select for transformed bacterial strains. It may include a selectable marker that allows it. The selectable marker is expressed in a bacterial host Obtained and given the bacteria (eg, ampicillin, chloramphenicol, erythr) Romycin, kanamycin (neomycin), and tetracycline) resistance (Davies et al. (1978)Annu.Rev.Microbiol.32: 469). Choice Markers also include biosynthetic genes (eg, histidine, tryptophan, and Gene in the leucine biosynthetic pathway). Alternatively, some of the above components may be placed together in a transformation vector. obtain. Transformation vectors are usually maintained in a replicon or A selectable marker that is either developed into an integration vector as described above Consists of Expression vector and transformation vector (extrachromosomal replicon or integration vector) ) Have been developed for transformation into many bacteria. For example Expression vectors are, inter alia, the following bacteria: Bacillus subtilis (Palva et al. (1982)P roc.Natl.Acad.Sci.USA 79: 5582; EPO Publication Nos. 036259 and 063953; PC T Publication No.WO 84/04541), Escherichia coli (Shimatake et al. (1981)Nature 292: 128 Amann et al. (1985)Gene 40: 183; Studier et al. (1986)J.Mol.Biol.189: 113 ; EPO Gazette No. 036 776 and 136 829, and 136 907), Streptococcus cremor is (Powell et al. (1988)Appl.Environ.Microbiol.54: 655); Streptococcus lividan s (Powell et al. (1988)Appl.Environ.Microbiol.54: 655), Streptomyces lividans (rice (No. 4,745,056). Methods for introducing exogenous DNA into a bacterial host are well known in the art and usually involve aClTwoOr other agents (eg, divalent cations and DMSO) Transformation of bacteria. DNA can also be transferred to bacterial cells by electroporation. Can be introduced. Transformation procedures usually vary with the bacterial species to be transformed. You. For example, (Masson et al. (1989)FEMS Microbiol.Lett.60: 273; Palva et al. (1982)Proc .Natl.Acad.Sci.USA 79: 5582; EPO Publication Nos. 036259 and 063953; PCT Publication Publication No.WO 84/04541, Bacillus), (Miller et al. (1988)Proc.Natl.Acad.Sci.85: 856; Wang et al. (1990)J. Bacteriol.172: 949, Campylobacter), (Cohen et al. (1973)Proc.Nat l.Acad.Sci .69: 2110; Dower et al. (1988)Nucleic Acids Res.16: 6127; Kushner (1978 ) "Improved method for transforming Escherichia coli using plasmids derived from ColEl. "Genetic Engineering: Proceedings of the International Symposium on Gene tic Engineering (Ed. H.W.Boyer and S.Nicosia); Mandel et al. (1970)J.Mol.Biol.53 : 159; Taketo (1988)Biochem.Biophys.Acta 949: 318; Escherichia), (Chassy et al. ( 1987)FEMS Microbiol. Lett. 44: 173 Lactobacillus); (Fiedler et al. (1988)Anal.Bio chem 170: 38, Pseudomonas); (Augustin et al. (1990)FEMS Microbiol.Lett.66: 203, Staphylococcus), (Barany et al. (1980)J. Bacteriol.144: 698; Harlander (1987) Transformation of Streptococcus lactis by Lectroporation "Streptococcal Genetics (Ed. J. Ferretti and R. Curtiss III); Perry et al. (1981)Infec.Immun.32: 12 95; Powell et al. (1988)Appl.Environ.Microbiol.54: 655: Somkuti et al. (1987)Proc.4th Evr.Conq.Biotechnology 1: 412, Streptococcus). iv. Yeast expression Yeast expression systems are also known to those skilled in the art. The yeast promoter is a yeast RNA polymer. Ligase and downstream (3 ') to mRNA of a coding sequence (eg, structural gene) Any DNA sequence capable of initiating transcription. The promoter is usually 5 'of the coding sequence. It has a transcription initiation region located adjacent to the end. This transcription initiation region is usually RN Includes A polymerase binding site ("TATA box") and transcription initiation site. Yeast The promoter also includes a second domain called the upstream activator sequence (UAS). Which, if present, are usually distal to the structural gene. UAS Allows for regulated (inducible) expression. Constitutive expression occurs in the absence of UAS. Key Nodal expression can be either positive or negative, thereby enhancing or reducing transcription. To either. Yeast is a fermenting organism with an active metabolic pathway, and therefore, The loading sequence provides a particularly useful promoter sequence. Alcohol dehydro Genase (ADH) (EPO Publication No. 284 044), enolase, glucokinase, glucose -6-phosphate isomerase, glyceraldehyde-3-phosphate-dehydrogenase () G (AP or GAPDH), hexokinase, phosphofructokinase, 3-phosphoglycerol Mutase and pyruvate kinase (PyK) (EPO Publication No. 329 203) are examples. It is mentioned. Yeast encoding acid phosphatasePHO5Genes are also useful professionals Providing a motor array (Myanohara et al. (1983)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 80: 1). In addition, non-naturally occurring synthetic promoters can also be used as yeast promoters. Function. For example, the UAS sequence of one yeast promoter is replaced by another yeast promoter. Transcript activation region, which creates a synthetic hybrid promoter I do. Examples of such hybrid promoters bind to the GAP transcription activation region ADH regulatory sequences (US Pat. Nos. 4,876,197 and 4,880,734). Other examples of hybrid promoters include glycolytic enzyme genes (eg, GAP or PyK ) In combination with the transcriptional activation region,ADH2,GAL4,GAL10OrPHO5gene (EPO Publication No. 164556). Sa In addition, the yeast promoter binds to yeast RNA polymerase and initiates transcription It may include a naturally occurring promoter of non-yeast origin that has the ability to this Examples of such promoters are, inter alia, (Cohen et al. (1980)Proc.Natl.Acad.Sci.US A 77: 1078; Henikoff et al. (1981)Nature 283: 835; Holllenberg et al. (1981)Curr.Topics Microbiol.Immunol .96: 119; Hollenberg et al. (1979) "Yeast Saccharomy cescerevis. Expression of bacterial antibiotic resistance gene i in iae "Plasmids of Medical, Environme ntal and Commercial Importance (K> N> Timmis and A. Puhler eds.); Mercerau-Pui galon et al. (1980)Gene 11: 163; Panthier et al. (1980)Curr.Genet.Two: 109). DNA molecules can be expressed intracellularly in yeast. The promoter sequence is With the first amino acid at the N-terminus of the recombinant protein. The acid is always methionine, which is encoded by the ATG start codon. As desired N-terminal methionine, if present, can be used for in vitro incubation with cyanogen bromide. Can be cleaved from the protein. Fusion proteins can be used for yeast expression systems, as well as for mammalian, baculoyl And alternatives in bacterial expression systems. Usually endogenous yeast protein Or the DNA sequence encoding the N-terminal portion of another stable protein Fused to the 5 'end of the sequence. Upon expression, this construct contains two amino acid sequences To provide a fusion. For example, yeast or human superoxide dismutase (S The OD) gene can be linked to the 5 'end of the foreign gene and expressed in yeast. obtain. The DNA sequence at the junction of the two amino acid sequences encodes a cleavable site May or may not be coded. See, for example, EPO Publication No. 196 056. thing. Another example is a ubiquitin fusion protein. Such a fusion protein Is a processing enzyme (e.g., to cleave ubiquitin from foreign proteins). (A ubiquitin-specific processing protease) site. It is made using a biquitin region. Therefore, this method allows natural foreign The protein can be isolated (see, for example, PCT Publication No. WO 88/024066). Alternatively, the foreign protein also provides for secretion of the foreign protein in yeast Encoding a fusion protein consisting of a leader sequence fragment By making DNA molecules, cells can be secreted from the cells into the growth medium. Preferably Is a leader fragment that can be cleaved either in vivo or in vitro There is a processing site encoded between the gene and the foreign gene. Leader sequence Fragments are usually hydrophobic amino acids that direct the secretion of proteins from the cell. Encodes a signal peptide composed of: The DNA encoding the appropriate signal sequence is the secreted yeast protein gene ( For example, the yeast invertase gene (EPO Publication No. 012873; JPO Publication No. 62,096,086) No. A) and the factor A gene (US Pat. No. 4,588,684)). Or yeast Leaders of non-yeast origin that also provide secretion in the mother (e.g., Ron Leader) (EPO Publication No. 060 057). Preferred class of secretory leaders uses fragments of the yeast α-factor gene Which contains both a "pre" signal sequence and a "pro" region . The type of alpha factor fragment that can be used is the full-length pre-pro alpha factor reader. (Approximately 83 amino acid residues) as well as a shortened alpha factor leader (typically about 25 to about 50 Amino acid residues) (U.S. Pat. Nos. 4,546,083 and 4,870,008; EPO Publication No. 3242) No. 74). Further using alpha factor leader fragment to provide secretion The leader is a pre-sequence of the first yeast and a pro-region from the second yeast α-factor. And a hybrid α-factor leader produced using (For example, PCT Publication No.WO 89/02463). Usually, the transcription termination sequence recognized by yeast is located 3 ′ to the translation stop codon. Regulatory region, and thus, together with the promoter, flank the coding sequence. This These sequences provide the transcription of an mRNA that can be translated into the polypeptide encoded by the DNA. Lead. Examples of transcription termination sequences and other termination sequences recognized by yeast, such as glycolysis Sequence encoding the enzyme. Usually a promoter, leader (if desired), coding sequence of interest, and transcription The above components, including the termination sequence, are co-located in the expression construct. The expression construct is Often, replicons (e.g., stable in a host (e.g., yeast or bacteria) It is maintained in an extrachromosomal element that can be maintained (eg, a plasmid). A replicon may have two replication systems, and thus, for example, In the mother, and in procaryotic hosts for cloning and amplification, Precon can be maintained. Such a yeast-bacterial shuttle vector An example of this is YEp24 (Botstein et al. (1979)Gene 8: 17-24), pCl / 1 (Brake et al. (1984)Proc.N atl.Acad.Sci.USA 81: 4642-4646), and YRp17 (Stinchcomb et al. (1982)J.Mol.Biol .158: 157). In addition, replicons are available in either high or low copy numbers. Or the plasmid. High copy number plasmids generally have from about 5 to about 200, It usually has a copy number in the range of about 10 to about 150. Hosts containing high copy number plasmids Has preferably at least about 10, more preferably at least about 20. En High or low copy number vectors are compatible with the host and foreign Selection may be made depending on the effect of the protein. For example, see Brake et al. thing. Alternatively, the expression construct may be integrated into the yeast genome using an integration vector. . The integration vector is usually located on the yeast chromosome, allowing the vector to integrate. Contains at least one sequence homologous and preferably flanks the expression construct Contains two homologous sequences. Integration occurs between the homologous DNA in the vector and the yeast chromosome. (Orr-Weaver et al. (1983)Methods in Enzymol.101:twenty two 8-245). For the integration vector, select an appropriate homologous sequence for inclusion in the vector. Can be directed to a specific locus in yeast. See Orr-Weaver et al. (Supra) thing. One or more expression constructs may be integrated, which may be the recombinant protein Influences the level of protein (Rine et al. (1983)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 80: 6750). Baek The chromosomal sequence contained in the vector contains a single segment in the vector (this Chromosomal proximity cells in the vector). Two segments homologous to the fragment and adjacent to the expression construct (this Only resulting in stable integration). Usually, extrachromosomal and integrated expression constructs allow for the selection of transformed yeast strains. And a selectable marker. The selectable marker is expressed in a yeast host. The resulting biosynthetic gene (e.g.,ADE2,HIS4,LEU2,TRP1,andALG7), And G4 18 resistance genes (resulting in yeast cells for resistance to tunicamycin and G418, respectively) Grant). In addition, suitable selectable markers also include toxic compounds (e.g., , Metals) can provide yeast with the ability to grow. For example,CUP1The existence of Allow yeast to grow in the presence of copper ions (Butt et al. (1987)Microbiol.Rev .51: 351). Alternatively, some of the above components may be placed together in a transformation vector. The transformation vector is usually maintained in a replicon, as described above, Or a selectable marker that is either developed into an integration vector. It is. Expression and transformation vectors (extrachromosomal replicons or integration vectors) ) Have been developed for transformation into many yeasts. For example Expression vectors have been developed, inter alia, for the following yeasts: Candida albica n s (Kurtz et al. (1986)Mol.Cell.Biol.6: 142), Candida maltose (Kunze et al. (1985)J.Basi c Microbiol .twenty five: 141), Hansenula polymorpha (Gleeson et al. (1986)J.Gen.Microbiol .132: 3459; Roggenkamp et al. (1986)Mol.Gen.Genet.202: 302), Kluyveromyces fragi lis (Das et al. (1984)J. Bacteriol.158: 1165), Kluyveromyces lactis (De Louvencour t et al. (1983)J. Bacteriol. 154:737; Van den Berg et al. (1990)Bio / Technology 8: 135) , Pichia guillerimondii (Kunze et al. (1985)J.Basic Microbiol.twenty five: 141), Pichia p astoris (Cregg et al. (1985)Mol.Cell.Biol.Five: 3376; U.S. Patent No. 4,837,148 and No. 4,929,555), Saccharomyces cerevisiae (Hinnen et al. (1978)Proc.Natl.Acad.Sc i.USA 75: 1929; Ito et al. (1983)J. Bacteriol.153: 163), Schizosaccharomyces pomb e (Beach and Nurse (1981)Nature 300: 706), and Yarrowia lipolytica (Dav idow et al. (1985)Curr.Genet.Ten: 380471, Gaillardin et al. (1985)Curr.Genet.Ten: 49). Methods for introducing exogenous DNA into a yeast host are well known in the art, and are usually Intact cells transformed with spheroplasts or treated with alkali cations Includes any transformation of yeast cells. Transformation procedures are usually transformed It depends on the type of yeast. For example, (Kurtz et al. (1986)Mol.Cell.Biol.6: 142; Kunze et al. (1985)J.Basic Microbiol.twenty five: 141; Candida); (Gleeson et al. (1986)J.Gen.Microbio l .132: 3459; Roggenkamp et al. (1986)Mol.Gen.Genet.202: 302; Hansenula); (Das et al. (1 984)J. Bacteriol.158: 1165; De Louvencourt et al. (1983)J. Bacteriol.154: 1165; Va n den Berg et al. (1990)Bio / Technology 8: 135; Kluyveromyces); (Cregg et al. (1985)Mo l.Cell.Biol .Five: 3376; Kunze et al. (1985)J.Basic Microbiol.twenty five: 141; U.S. Patent No. 4,8 37,148 and 4,929,555; Pichia); (Hinnen et al. (1978)Proc.Natl.Acad.Sc i.USA 75: 1929; Ito et al. (1983)J. Bacteriol.153: 163; Saccharomyces); (Beach And Nurse (1981)Nature 300: 706; Schizosaccharomyces); (Davidow et al. (1985)Cur r.Genet .Ten: 39; Gaillardin et al. (1985)Curr.Genet.Ten: 49; Yarrowia) . 1. Preparation of LT-A72R mutant a. LT DNA source A 1.5 kb SmaI-EcoRI fragment derived from plasmid pEWD299 (LT-A gene and And LT promoter region) (Pronk et al. (1985) J. Biol. Chem. 260: 13580; Spicer et al. (1981) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78:50), Bluescript KS vector (Stratagene) Was subcloned. The resulting vector (designated BS-LT-A) was Used for mutagenesis (Zoller and Smith (1982) Nucl. Acid. Res. 10: 6487). b. Mutation method Site-directed mutagenesis was performed on Zoller and Smit on single-stranded DNA of the BS-LT-A vector. h (supra). Oligonucleotides used: Five'GCTCACTTACGTGGACAGTCT3 '(Oligo LT-A72R) Mutates the codon (GCA) of Ala-72 to an Arg codon (CGT). Mutated SmaI-EcoRI fragment containing the mutated codon Ligated with a 0.57 kb EcoRI-HindIII fragment (Pronk et al .; Spicer et al.) Containing Cloning into the luescript KS vector (Stratagene), the vector BS-LTA72R Produced. c. Expression and purification of LT-A72R mutant E. coli was transformed with the BS-LTA72R vector and Grow in B broth. The mutant protein LT-A72R was prepared using a controlled pore glass (CPG 350, Se rva) and A5M agarose column, then Sephacryl S-200TMUsing Periplasm (Pronk et al .; Magagnoli et al. (1996) Infect Immun 64: 543). Purified from 4). Aliquots of the purified material were analyzed on a Superdex 200HR column. Figure 1 shows the wild type LT and mutant LTK63 (Ser-63-Lys mutant-WO93 / 13202 and PiZza et al. (1994) J. Exp. ed. 6: 2147) compared to LT-A72R. The LT-A72R is a single pilot corresponding to a fully assembled holotoxin. And the profile is the same as that of wild-type LT and LTK63. One. This indicates that the A72R mutation does not alter the structure of the A subunit, Subunits are efficiently exported to the periplasm, and ABFiveExactly as a pair Prove that you can stand up. A 100 μl aliquot of A72R stored at 4 ° C. Analyzed in the same manner every two months for one year, no change in elution profile was detected. won. 2. Physical characterization a. Trypsin digestion 45 μg toxin (LT, LT-A72R, LTK63) was added to a final volume of 150 μl of 10 mM Tris (pH 7.5) at 37 ° C. ) Was treated with 9 μg of trypsin. 30 μl of sample for 5 minutes and 3 Collected after 0 min incubation, and the reaction was reconstituted with 3.6 μg trypsin Stopped with inhibitor. Add 10 μl of 4 × concentrated electrophoresis sample buffer, Added to each sample and the mixture was heated to 95 ° C. for 10 minutes. Protein, 15 % SDS mini gel and stain with Coomassie Brilliant Blue R-250 Or transfer to a nitrocellulose membrane followed by a 1: 300 dilution of rabbit anti-LT Incubated with lyclonal serum. FIG. 2 shows the results of Western blot analysis. 5 minute incubation Later, trypsin almost immediately binds to the A1 and A2 domains of the A subunit. Causes nicking, and nicking is completed by 30 minutes. L No difference in sensitivity was detected between T, LT-A72R, or LTK63. b. ADP-ribosylation of polyarginine LT (wild type and mutant) has been described by Lai et al. (BBRC 102: 1021, 1981). And the results are shown in FIG. The ADP-ribosylation activity of LT-A72R is less than the activity of wild-type LT. At least two orders of magnitude lower: minimum concentration to obtain detectable activity is 0.5 μg for LT And 85 μg for LT-A72R. In contrast, LTK63 lacks activity at all. Have been. c. toxicity In vitro toxicity was measured in Y1 adrenal cells (Donta et al. (1973) Science 183: 334) by LT Were evaluated by the following morphological changes caused by: This assay is In a titer plate, with a 2-fold dilution of LT, LT-A72R and LTK63, 50,000 Perform using cells / well, 80 pg / well for wild type, and mutant Starting from 40 μg / well. 48 hour incubation for morphological changes Read later. In vivo toxicity was assessed using an ileal loop assay (De (1959) Nature 183: 1533). Valued. Two adult New Zealand rabbits (about 2.5 kg) were used for each assay. And 1 ml samples of toxins (wild-type, LT-A72R, LTK63) at various concentrations The control loop received 1 ml PBS. 18-20 hours later, each roux Measure the volume of liquid accumulated in the loop with a syringe and measure the length of each loop again did. Results from 4-6 repetitions (liquid volume per unit length of loop (ml / cm ) Are shown in FIG. Consistent with ADP ribosylation results, LT-A72R showed 10% of wild-type LT in Y1 cells.-Fiveof Toxic (FIG. 4) and about 20-fold less than wild-type in ileal loop assay Toxicity (Fig. 5). As previously reported, LTK63 was used in both assays. Was completely toxic. 3. Immunological characterization a. Mucosal adjuvant activity The adjuvant activity of LT-A72R was determined by the protocol of Douce et al. (PNAS 92: 164-1648 (1995)). The test was conducted using a col. Groups of 10 BALB / c mice (female, 4-6 weeks old) Intranasally with 1 μg of toxin (LT, LT-A72R, LTB or LK-K63) and 10 μg of OVA Immunized. Animals are lightly anesthetized and 15 μl per nostril on days 0, 21 and 35 Immunized in quantity. Immune response was determined by serum samples taken on days 0, 20, 34 and 52 Tracked in Animals were sacrificed and nasal washes were performed with repeated flushing and 0.1 ml. This was performed by aspiration of 1 ml PBS containing% BSA. LT-specific antibodies were measured using a GM1 capture ELISA. Each well on a 96-well plate The wells were incubated with 150 ng of GM1 ganglioside by overnight incubation at 4 ° C. I coated first. The wells were then washed three times with PBS (+ 0.05% Tween-20), Then 50 ng of toxin was added to each well. Incubate the plate at 37 ° C for 2 hours I did it. OVA-specific antibodies are assessed by coating each well with 60 μg / ml OVA. And incubated overnight at 4 ° C. Plates were washed and wells were saturated with PBS (+ 1% BSA) at 37 ° C. for 1 hour . Serum from individual mice is tested starting at a 1:50 dilution in PBS; nasal lavage The liquid was tested starting undiluted. Incubate the plate at 37 ° C for 2 hours Was. Specific Ig was measured using horseradish peroxidase-conjugated rabbit anti-mouse Ig. Specified. The antibody is then prepared by adding o-phenylenediamine as a substrate. Clarified. After 10 minutes, the reaction is run at 12.5% HTwoSOFourBlock by adding Was. IgG subclass using IgG1, IgG2a, IgG2b, or IgG3 biotinylated antibodies Were determined. Then add peroxidase-streptavidin to each well (1: 1000) and the plates were incubated at 37 ° C. for 1 hour. Bound antibody Was visualized as described above. The absorbance was read at 490 nm, and the ELISA titer was measured in preimmune serum. Specific titers of specific IgA in serum and mucosal washes were determined using biotin-conjugated goat anti-mouse IgA. measurement using an α-chain specific antibody followed by streptavidin-peroxidase. Was. Bound antibody was revealed using OPD substrate as described above. ELISA titer , Arbitrarily determined as. Values are always normal using positive control samples on each plate It has become. As shown in FIG. 6, wild type LT and LT-A72R produced the highest anti-OVA antibody response. Induced. LTK63 induced intermediate levels, and LTB gave a low response. Antigen characteristics Differential antibody response is detectable after a single immunization for wild-type LT and A72R variants However, LTK63 induced serum anti-OVA antibodies (as previously described). At least two immunizations were required for this. OVA-specific IgG isotypes were measured in the serum pool of the last blood draw (Figure 7). High titers of anti-OVA IgG1, IgG2a and IgG2b as wild type as adjuvant Induced in the group receiving the LT or A72R mutant but with a dominant The isotype was IgG2a. OVA-specific IgG3 antibodies could never be detected. LTB was not a good adjuvant. In all experiments, OVA-specific IgA was immediately released after one or two intranasal immunizations. Never detected. However, after the third immunization, the serum IgA response was And A72R and K63 mutants, but not LTB (Figure 8A ). A similar pattern was seen at the mucosal level (Figure 8B) and after the third immunization, 0V A-specific IgA was used for nasal washing of wild-type group and A72R and K63 mutant groups. Found in liquid but not found in control or LTB group Was. The serum anti-LT antibody response is shown in FIG. Mice increase response after the first immunization and the first The immunization was significantly boosted over the second immunization. A72R mutant is a non-toxic K63 mutant Were more immunogenic, and both were much more immunogenic than LTB. b. OVA driven proliferative response 14-20 days after 2 or 3 intranasal immunizations with OVA + LT (wild type or mutant) Two or three mice per group were sacrificed and spleens were removed. Spleen Obtain a viable cell suspension and complete DMEM (10% FCS, 2 mM L-glutamine, 15 mM Hepes , 100U penicillin / streptomycin, 50 mM 2-mercaptoethanol) It became cloudy. 2 × 10FiveSpleen cells / well were seeded in U-bottom 96-well plates and The cells were cultured in the presence of various concentrations of OVA for 5 days. [ThreeH] thymidine for 16 hours after culture Added before (1 μCi / well). The cells are then harvested on a cell harvester and [Three [H] thymidine incorporation was assessed by liquid scintillation counting (Figure 10). Intranasal co-administration of antigen with wild-type or A72R or K63 mutant Induces priming of OVA-specific T cells with OVA alone or OVA + LTB It is clear that was much stronger than that detectable after immunization. c. In vivo antigen administration LT LD50And a group of 10 BALB / c mice (female, 9 weeks old) were treated with LT (12.5 μg, 2 5 μg, 50 μg, or 100 μg) or inoculated intraperitoneally with PBS. Was. 7 days after observation, LD50Was determined as 20.4 μg. Four-week-old BALB / c mice were treated with 1 μg of toxin (LT, LT-A72R, LT-K63, or LTB) Immunized intranasally on days 0 and 21 and LT (2 × LD50) With antigen Gave. They were observed for death for 7 days. Serum on days 0, 20, and 35 And anti-LT titers were analyzed by ELISA (as described above). All mice immunized with wild-type or mutant LT survived the challenge, Mice that received LTB survived only 30%. In the control group All mice died (FIG. 11A). Serum from mice immunized with wild-type LT or A72R or K63 mutant It contained high and comparable levels of anti-LT antibodies (FIG. 11B). But received LTB In mice, the titers were 10-20 fold lower. Three LTBs surviving LT challenge Mice (open circles) had titers significantly higher than titers in animals that died. 4. Conclusion ADP ribosylation activity is not required for LT adjuvant activity, but low levels The presence of different enzymatic activities indicates that faster and higher immune responses to co-administered antigens It may be useful to derive an answer. The A72R variant of LT is an effective mucosal adjuvant. In addition, the mutant It can retain the immunogenicity of the native LT and induce protective immunity against LT. Therefore, It may also be useful for anti-diarrhea vaccination. Of course, the present invention has been described above by way of example only, and modifications may be made to the invention. It is understood that this can be done within the scope and spirit.
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